具有约束层阻尼的复合材料镗杆的再生颤振稳定性分析与预测

发布时间：2020-06-09 10:17

【摘要】：伴随当代工业产业的发展,深孔加工被普遍运用在航空航天、军事、汽车等领域,深孔加工精度与加工质量的要求也越来越高。高精度深孔加工成为机械加工领域的难题之一。研究深孔镗削加工发现,极易产生切削颤振的主要原因在于镗杆的长径比大、动刚度小,从而使得工件的表面加工质量和深孔加工精度降低,难以符合生产加工质量要求,而且缩短了刀具的使用寿命。本文以具有约束层阻尼的复合材料镗杆为主要研究对象,将镗杆的动力学模型及镗削加工时镗杆的颤振稳定性分析作为重要探究方向,以期为镗削加工过程中的颤振预防和抑制提供重要理论依据,从而将颤振的危害降低。本文的主要研究工作包含以下几个方面:基于Euler-Bernoulli梁理论建立再生颤振时复合材料镗杆的线性动力学模型,依据该模型对再生颤振时镗杆的稳定性进行分析,得到镗杆颤振稳定性叶瓣图,并使用数值方法验证分析结果。在稳定性叶瓣图的基础上,分析复合材料铺层角及长径比对切削稳定性的影响。基于切削颤振的被动控制理论,提出具有约束层阻尼的复合材料镗杆的研究方案,利用复刚度理论,建立了具有约束层阻尼的复合材料镗杆的结构损耗因子计算模型,并对镗杆的结构参数进行优化分析。并根据理论分析计算具有约束层阻尼的复合材料镗杆的一阶固有频率、一阶阻尼比等动力学特性。以再生颤振时镗杆的线性动力学模型为基础,建立具有约束层阻尼的复合材料镗杆的动力学模型。通过颤振稳定性分析,揭示了基体层、阻尼层、约束层材料对颤振稳定性的影响规律,揭示了复合材料镗杆的铺层方式及铺层角对颤振稳定性的影响规律,具有约束层阻尼的复合材料镗杆的结构参数包括阻尼层和约束层厚度、长径比也对镗杆的性能有重要影响。在对颤振稳定性叶瓣图分析的基础上,利用对时滞运动方程的数值积分,得到复合材料镗杆的时域响应曲线,与时域数值积分结果的一致性说明切削稳定性叶瓣图计算结果的正确性。并利用镗削过程不发生颤振最大切削深度与系统的动刚度成正比的规律验证了预测方法的可行性。
【图文】：

Ｇ和随温度而改变的示意图见图２－１。逡逑图２－１可得，储能剪切模量Ｇ和损耗因子随温度的改的区域。逡逑玻璃态区逡逑力的作用下，材料分子发生形变，此时材料的模量较高，较小，小于０．１。逡逑变区逡逑越来越高，材料由硬变软，此时材料的模量迅速减小，的改变。粘弹性材料使用的就是该转变区。逡逑弹区逡逑区域内，材料的模量比较小，损耗因子的值中等，它们缓慢。逡逑＾

７７的改变范围。在玻璃态区，损耗因子会随着频率的增大而减小；在高弹区，逡逑损耗因子会随着频率的增大而增大；在转变区，频率的改变，损耗因子随之改逡逑变状况并不明显。频率的变化对损耗因子和弹性模量的影响曲线如图２－１所示逡逑［７４，，７６］邋0逡逑频率（对数坐标）逦

本文编号：2704544