刀具内置颗粒阻尼减振器技术基础研究

发布时间：2017-05-25 06:14

  本文关键词：刀具内置颗粒阻尼减振器技术基础研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：颗粒阻尼减振器是基于颗粒阻尼技术的减振器，它是在结构空腔当中填入一定质量或一定比例的颗粒，颗粒通过摩擦和碰撞等相互作用消耗能量达到降低系统振幅的目的。在切削加工的过程中，刀具会发生振动影响工件的加工质量，因此可以将颗粒阻尼减振器内置于刀杆中构成阻尼刀具。颗粒阻尼减振技术的突出优点是基本不改变原有系统的质量和结构，，而且阻尼效果非常明显，并且在恶劣的环境下仍然可以发挥很好的减振作用，将减振器内置于刀杆可以充分发挥颗粒阻尼的优势。 本文首先介绍了减振器的发展历程及现状，并重点介绍了颗粒阻尼技术的发展，进一步说明了采用颗粒阻尼技术的原因和研究价值。设计了减振器和减振刀杆的尺寸并对其进行了强度校核。然后利用比较完善的颗粒离散元法对颗粒间的接触完成了建模，在建模时考虑到了颗粒间的粘连力对作用力的影响，并利用瑞利法确定了接触的时间步长，提高了计算结果的准确性。通过ABAQUS模拟仿真软件对两个球体的碰撞进行了模拟，分别从颗粒的直径、速度、密度和弹塑性模量的角度模拟分析了碰撞情况，经过分析图像数据得出各个仿真结果之间产生差异的原因。最后利用试验手段对内置减振器的减振效果进行了测试，分别对锤击试验下的阻尼比和切削试验下切削力的变化情况进行分析，为颗粒阻尼减振技术及颗粒阻尼减振器的进一步理论研究和在实际工程当中的应用提供依据。
【关键词】：颗粒阻尼 阻尼刀具 颗粒离散元法 模拟仿真 阻尼比
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 减振器的发展现状10-14
• 1.2.1 动力减振器10-12
• 1.2.2 电/磁流变流体阻尼减振器12-13
• 1.2.3 电磁减振器13-14
• 1.2.4 颗粒阻尼减振器14
• 1.3 颗粒阻尼减振技术的发展14-18
• 1.3.1 冲击阻尼技术14-15
• 1.3.2 柔性约束冲击阻尼技术15-16
• 1.3.3 颗粒阻尼技术16-18
• 1.4 研究内容18-19
• 2. 内置减振器机理分析及阻尼刀具的模型设计和校核19-30
• 2.1 减振器应用于阻尼刀具的发展现状19-21
• 2.2 颗粒阻尼减振器的设计21-28
• 2.2.1 颗粒阻尼减振器的空腔设计21-22
• 2.2.2 刀具设计22-26
• 2.2.3 刀具材料的选择26
• 2.2.4 刀杆强度校核26-28
• 2.3 本章小结28-30
• 3. 颗粒离散法30-47
• 3.1 颗粒离散元法简介31
• 3.2 颗粒离散元法的基本原理31-45
• 3.2.1 DEM 基本假设32
• 3.2.2 DEM 方程32-33
• 3.2.3 接触力的计算33-39
• 3.2.4 阻尼系数的确定39-40
• 3.2.5 颗粒相对位移计算40-41
• 3.2.6 接触时间的确定41-43
• 3.2.7 运动学方程43-44
• 3.2.8 DEM 的计算流程图44-45
• 3.3 本章小结45-47
• 4. 颗粒运动仿真47-62
• 4.1 有限元软件 ABAQUS 及计算流程47-49
• 4.2 ABAQUS 模拟分析49-61
• 4.2.1 球体碰撞耗能分析50-54
• 4.2.2 材料属性对碰撞耗能的影响54-57
• 4.2.3 初始速度对碰撞耗能的影响57-58
• 4.2.4 粒径大小对碰撞耗能的影响58-61
• 4.3 本章小结61-62
• 5. 内置颗粒阻尼器减振效果试验62-80
• 5.1 减振器的仿真模拟62-63
• 5.2 刀杆的模态分析63-65
• 5.3 锤击试验65-74
• 5.3.1 试验装置65-66
• 5.3.2 试验方案及结果分析66-74
• 5.4 切削试验74-79
• 5.4.1 试验装置74-76
• 5.4.2 切削方案及结果分析76-79
• 5.5 本章小结79-80
• 6. 总结与展望80-82
• 6.1 总结80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果86-87
• 致谢87-88

【参考文献】

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本文编号：392862