SiC陶瓷預應力切削的離散元模擬和劃痕實驗研究.pdf

1、陶瓷材料因其優(yōu)良的力學性能而得到了廣泛的工業(yè)應用,但陶瓷器件對加工質(zhì)量要求非?？量?在對陶瓷器件進行表面機械加工時,刀具與陶瓷表面的接觸作用會造成加工損傷,主要體現(xiàn)在表面/亞表面裂紋及表面殘余應力,這類加工損傷使得陶瓷器件的加工成本很高,進而限制了其廣泛應用,因此研究陶瓷加工中的損傷及控制機理一直是陶瓷加工及應用領域的重要研究課題。本文通過離散元模擬與實驗研究相結合的方法,對預應力加工SiC陶瓷的過程及其已加工表面形貌進行了深入的研究,

2、為開發(fā)新的精密加工技術、優(yōu)化加工工藝參數(shù)提高加工質(zhì)量和加工效率拓展出一條新的思路,并對發(fā)展高效、低損傷的陶瓷材料預應力切削新工藝有重要的科學意義和工程應用背景。
　　全文共分五章,各章內(nèi)容簡述如下。
　　第1章介紹了論文的研究背景和意義,總結了陶瓷材料加工、預應力加工和離散元法應用的國內(nèi)外研究概況,提出了本文的研究內(nèi)容和主題框架。
　　第2章介紹了陶瓷材料在加工中裂紋源的形成并且分析了其形成機理,并介紹陶瓷材料加工裂紋

3、損傷的實驗觀察和分類,描述了不同裂紋損傷的形貌特點和形成機理,最后介紹了目前的常用改善加工裂紋的手段,提出預應力加工新工藝的應用。
　　第3章概述了基于離散元法的PFC2D軟件及應用,采用PFC2D軟件中的Cluster方法建立了能描述陶瓷材料的沿晶斷裂和穿晶斷裂力學行為的離散元BPM模型,并運用到SiC陶瓷材料中。
　　第4章采用五因素四水平表,根據(jù)所建立的SiC陶瓷的離散元BPM模型進行了預應力切削的離散元模擬,定性分析

4、了預應力大小、背吃刀量、切削速度、切削刃鈍圓半徑和刀具前角對SiC陶瓷離散元切削模擬的影響,并得到了切削過程中裂紋的擴展過程和已加工表面質(zhì)量,并據(jù)此優(yōu)化了加工工藝參數(shù)。
　　第5章為SiC陶瓷的預應力劃痕試驗設計了預應力施力裝置?；陬A應力加工原理和壓痕斷裂力學理論,對SiC陶瓷進行劃痕試驗研究,得到了切削力和裂紋擴展的變化規(guī)律,并定性分析了預應力大小對它們的影響;觀察了表面/亞表面的裂紋損傷情況,將實驗結果和離散元結果進行對比,