超声振动铣磨SiCp/Al复合材料表面缺陷形成及抑制的研究
发布时间：2022-02-16 21:18
SiCp/Al复合材料由于其较高的强度、刚度、导热性和弹性模量,且有良好的尺寸稳定性、耐热耐高温性等非常优良的综合特性,应用前景广阔。低塑性、高硬度的碳化硅颗粒在提高材料性能的同时,也降低了Si Cp/Al复合材料的可加工性,使其成为典型的难加工材料。研究该类材料加工表面缺陷形成及抑制方法,对提高其加工表面质量具有重要的理论意义和实用价值。为了研究SiCp/Al复合材料超声振动铣磨加工表面损伤的形成机制,本文建立了Si Cp/Al复合材料微观多相材料模型。利用Matlab软件对Si Cp/Al复合材料的显微组织检测照片进行了相关图像处理,对颗粒形状、尺寸及其位置分布信息进行了图像识别并提取;进行了Si Cp/Al材料微观结构中Si C颗粒平均尺寸、形状的统计学分析,获得了Si C颗粒尺寸、形状和位置分布等参数;进行了铣磨刀具单颗磨粒超声切削的运动学分析,得到磨粒在超声振动加工和铣磨加工共同作用下的运动轨迹,在此基础上,结合Python语言编写程序,通过ABAQUS有限元仿真软件建立了有限元仿真模型。为了对超声铣磨加工表面缺陷的形成及影响因素进行研究,设计了超声旋转刻划实验,对刻划后的表...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 超声振动辅助加工技术研究现状
1.3.2 Si Cp/Al复合材料切削建模和仿真的研究现状
1.3.3 Si Cp/Al材料去除机理及表面缺陷研究现状
1.3.4 国内外研究现状的总结
1.4 课题研究的主要内容
第2章 SICP/AL复合材料仿真模型的建立
2.1 引言
2.2 颗粒的统计学分析
2.2.1 图像的预处理
2.2.2 颗粒的尺寸统计
2.3 SICP/AL复合材料超声振动铣磨加工中金刚石磨粒的运动学分析
2.4 有限元仿真模型的建立
2.4.1 Si Cp/Al复合材料微观结构模型的建立
2.4.2 Si Cp/Al材料模型的建立
2.4.3 刀具-工件接触摩擦
2.4.4 网格划分
2.5 本章小结
第3章 SICP/AL复合材料超声铣磨加工表面缺陷形成的研究
3.1 引言
3.2 超声旋转刻划实验
3.3 刀具切削颗粒不同部位时的表面缺陷特征分析
3.4 刀具和SIC颗粒接触位置对加工表面缺陷形成的分析
3.4.1 碳化硅颗粒翻滚下压的分析与验证
3.4.2 碳化硅颗粒断裂破碎的分析与验证
3.4.3 碳化硅颗粒脱粘拔出的分析与验证
3.5 本章小结
第4章 超声振动铣磨SICP/AL复合材料表面缺陷抑制的研究
4.1 引言
4.2 工艺参数对表面粗糙度和分形维数的影响分析
4.2.1 实验方案设计
4.2.2 工艺参数对表面粗糙度的影响分析
4.2.3 工艺参数对分形维数的影响分析
4.2.4 表面粗糙度和表面分形维数的极差分析
4.3 基于材料去除特征的参数约束分析
4.4 超声振动端面铣磨加工的参数约束分析
4.4.1 颗粒去除对参数的约束
4.4.2 基体去除对参数的约束
4.4.3 超声振动作用对材料去除的影响
4.5 面向缺陷抑制的工艺参数优化
4.5.1 缺陷抑制的约束方程建立
4.5.2 优化模型的建立及参数优化结果分析
4.5.3 缺陷抑制参数优化的实验验证
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒增强金属基复合材料切削过程仿真综述[J]. 滕龙龙,项俊锋,王涛,王贝贝,解丽静. 工具技术. 2019(03)
[2]超声振动辅助磨削马氏体不锈钢表面粗糙度研究[J]. 高绍武,杨长勇,徐九华,傅玉灿,丁文锋,苏宏华,苏浩. 振动与冲击. 2018(20)
[3]超声辅助磨削球墨铸铁表面形貌及磨粒磨损研究[J]. 向道辉,周直昆,刘中云,姚云龙,郭振海. 河南理工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]SiCp/Al复合材料铣削残余应力的有限元分析[J]. 张鹏飞,崔超,张德光,周丽. 工具技术. 2017(06)
[5]碳化硅增强铝基复合材料切削加工研究进展[J]. 李震,侯守明. 工具技术. 2017(01)
[6]SiCp/Al复合材料加工技术综述[J]. 黄树涛,焦可如,许立福. 大连交通大学学报. 2016(06)
[7]碳化硅颗粒增强铝基复合材料加工研究进展[J]. 王明,郭丹,丁成富,李宝玉,历锐. 机电产品开发与创新. 2016(06)
[8]SiCp/Al复合材料钻削加工棱边缺陷影响因素的研究[J]. 戴志成,常国瑞,周丽. 工具技术. 2016(04)
[9]超声辅助金刚石飞切氧化锆切削力特性及刀具磨损的研究[J]. 闫艳燕,王奇,赵波. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[10]超声振动辅助铣磨加工CFRP表面质量研究[J]. 胡安东,陈燕,傅玉灿. 金刚石与磨料磨具工程. 2015(06)
博士论文
[1]KDP晶体修复用球头微铣刀及其对表面质量影响的研究[D]. 陈妮.哈尔滨工业大学 2018
[2]SiCp/Al复合材料超声振动磨削材料去除及表面质量研究[D]. 郑伟.哈尔滨工业大学 2017
[3]SiC颗粒增强铝基复合材料铣磨加工及其关键技术研究[D]. 都金光.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]超声振动磨削SiCp/Al复合材料去除机制与加工表面形貌研究[D]. 叶鹏.哈尔滨工业大学 2017
[2]SiCp/Al复合材料超声振动磨削材料去除与加工表面质量研究[D]. 周力.哈尔滨工业大学 2016
[3]铝基碳化硅复合材料T/R组件封装壳体加工技术研究[D]. 吕道骏.南京理工大学 2013
[4]铝基碳化硅精密铣削过程有限元仿真及实验研究[D]. 杨嘉.哈尔滨工业大学 2012
[5]SiC/Al复合材料铣磨加工工艺参数的优化选择[D]. 李万青.哈尔滨工业大学 2011
[6]SiCp/Al复合材料切削过程仿真与实验研究[D]. 赵永华.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3628678
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 超声振动辅助加工技术研究现状
1.3.2 Si Cp/Al复合材料切削建模和仿真的研究现状
1.3.3 Si Cp/Al材料去除机理及表面缺陷研究现状
1.3.4 国内外研究现状的总结
1.4 课题研究的主要内容
第2章 SICP/AL复合材料仿真模型的建立
2.1 引言
2.2 颗粒的统计学分析
2.2.1 图像的预处理
2.2.2 颗粒的尺寸统计
2.3 SICP/AL复合材料超声振动铣磨加工中金刚石磨粒的运动学分析
2.4 有限元仿真模型的建立
2.4.1 Si Cp/Al复合材料微观结构模型的建立
2.4.2 Si Cp/Al材料模型的建立
2.4.3 刀具-工件接触摩擦
2.4.4 网格划分
2.5 本章小结
第3章 SICP/AL复合材料超声铣磨加工表面缺陷形成的研究
3.1 引言
3.2 超声旋转刻划实验
3.3 刀具切削颗粒不同部位时的表面缺陷特征分析
3.4 刀具和SIC颗粒接触位置对加工表面缺陷形成的分析
3.4.1 碳化硅颗粒翻滚下压的分析与验证
3.4.2 碳化硅颗粒断裂破碎的分析与验证
3.4.3 碳化硅颗粒脱粘拔出的分析与验证
3.5 本章小结
第4章 超声振动铣磨SICP/AL复合材料表面缺陷抑制的研究
4.1 引言
4.2 工艺参数对表面粗糙度和分形维数的影响分析
4.2.1 实验方案设计
4.2.2 工艺参数对表面粗糙度的影响分析
4.2.3 工艺参数对分形维数的影响分析
4.2.4 表面粗糙度和表面分形维数的极差分析
4.3 基于材料去除特征的参数约束分析
4.4 超声振动端面铣磨加工的参数约束分析
4.4.1 颗粒去除对参数的约束
4.4.2 基体去除对参数的约束
4.4.3 超声振动作用对材料去除的影响
4.5 面向缺陷抑制的工艺参数优化
4.5.1 缺陷抑制的约束方程建立
4.5.2 优化模型的建立及参数优化结果分析
4.5.3 缺陷抑制参数优化的实验验证
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒增强金属基复合材料切削过程仿真综述[J]. 滕龙龙,项俊锋,王涛,王贝贝,解丽静. 工具技术. 2019(03)
[2]超声振动辅助磨削马氏体不锈钢表面粗糙度研究[J]. 高绍武,杨长勇,徐九华,傅玉灿,丁文锋,苏宏华,苏浩. 振动与冲击. 2018(20)
[3]超声辅助磨削球墨铸铁表面形貌及磨粒磨损研究[J]. 向道辉,周直昆,刘中云,姚云龙,郭振海. 河南理工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]SiCp/Al复合材料铣削残余应力的有限元分析[J]. 张鹏飞,崔超,张德光,周丽. 工具技术. 2017(06)
[5]碳化硅增强铝基复合材料切削加工研究进展[J]. 李震,侯守明. 工具技术. 2017(01)
[6]SiCp/Al复合材料加工技术综述[J]. 黄树涛,焦可如,许立福. 大连交通大学学报. 2016(06)
[7]碳化硅颗粒增强铝基复合材料加工研究进展[J]. 王明,郭丹,丁成富,李宝玉,历锐. 机电产品开发与创新. 2016(06)
[8]SiCp/Al复合材料钻削加工棱边缺陷影响因素的研究[J]. 戴志成,常国瑞,周丽. 工具技术. 2016(04)
[9]超声辅助金刚石飞切氧化锆切削力特性及刀具磨损的研究[J]. 闫艳燕,王奇,赵波. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[10]超声振动辅助铣磨加工CFRP表面质量研究[J]. 胡安东,陈燕,傅玉灿. 金刚石与磨料磨具工程. 2015(06)
博士论文
[1]KDP晶体修复用球头微铣刀及其对表面质量影响的研究[D]. 陈妮.哈尔滨工业大学 2018
[2]SiCp/Al复合材料超声振动磨削材料去除及表面质量研究[D]. 郑伟.哈尔滨工业大学 2017
[3]SiC颗粒增强铝基复合材料铣磨加工及其关键技术研究[D]. 都金光.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]超声振动磨削SiCp/Al复合材料去除机制与加工表面形貌研究[D]. 叶鹏.哈尔滨工业大学 2017
[2]SiCp/Al复合材料超声振动磨削材料去除与加工表面质量研究[D]. 周力.哈尔滨工业大学 2016
[3]铝基碳化硅复合材料T/R组件封装壳体加工技术研究[D]. 吕道骏.南京理工大学 2013
[4]铝基碳化硅精密铣削过程有限元仿真及实验研究[D]. 杨嘉.哈尔滨工业大学 2012
[5]SiC/Al复合材料铣磨加工工艺参数的优化选择[D]. 李万青.哈尔滨工业大学 2011
[6]SiCp/Al复合材料切削过程仿真与实验研究[D]. 赵永华.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3628678
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3628678.html
