SiCp/Al复合材料切削仿真研究与实验验证

发布时间：2022-12-04 14:26

　　SiCp/Al复合材料具有高比强度、尺寸稳定性好、热膨胀系数低、导热导电性能良好、耐磨、抗腐蚀等优良的材料性能,在航空航天等国防工业领域以及汽车电子等现代工业生产领域中具有重要的应用价值。与此同时,SiCp/Al复合材料是一种难加工材料,主要表现在刀具磨损严重、加工中容易产生积屑瘤、已加工表面上缺陷较多等方面,这些因素阻碍了其更广泛的应用。因此,有必要对SiCp/Al复合材料加工技术进行深入的研究。本文以有限元仿真技术为主要研究手段,结合实验方法,对SiCp/Al复合材料切削过程进行研究,以求对SiCp/Al复合材料加工工艺的制定、切削参数的优化等提供借鉴和参考。首先,建立了SiCp/Al复合材料二维正交切削仿真模型。分别构建了基体、颗粒、界面层三相材料本构模型,并模拟了颗粒在基体中的随机分布。其中,针对颗粒在基体中分布状况,提出了一种二维区域颗粒随机分布算法,并编写相应的Python脚本对ABAQUS进行了二次开发,模拟了不同尺寸、不同体积分数的颗粒在基体中的随机分布;通过自定义子程序建立内聚力模型描述了界面层的本构关系。其次,分析了SiC增强颗粒的切削状态。通过仿真模拟了颗粒相对于... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 SiCp/Al复合材料材料性能与微观形貌
        1.2.2 SiCp/Al复合材料切削加工机理研究
        1.2.3 SiCp/Al复合材料切削仿真技术研究
        1.2.4 国内外研究现状的简析
    1.3 主要研究内容
第2章 SiCp/Al复合材料切削仿真建模
    2.1 引言
    2.2 SiCp/Al复合材料本构模型的建立
        2.2.1 基体本构模型的构建
        2.2.2 颗粒本构模型的构建
        2.2.3 界面内聚力模型的构建
        2.2.4 SiCp/Al复合材料本构模型的构建
    2.3 基于有限元切削仿真的切屑形成研究
        2.3.1 网格划分及边界设定
        2.3.2 切屑分离准则的选择
    2.4 本章小结
第3章 单Si C颗粒切削仿真研究
    3.1 引言
    3.2 Si C颗粒切削仿真
        3.2.1 颗粒位于切削路径上
        3.2.2 颗粒位于切削路径上方
        3.2.3 颗粒位于切削路径下方
    3.3 界面层对Si C颗粒切削的影响仿真分析
        3.3.1 界面层对Si C颗粒切削的影响
        3.3.2 界面性质对SiC颗粒强化性能的影响
    3.4 本章小结
第4章 SiCp/Al复合材料切削过程仿真及实验验证
    4.1 引言
    4.2 SiCp/Al复合材料单因素切削仿真分析
        4.2.1 单因素有限元分析方案设计
        4.2.2 颗粒分布因素
        4.2.3 颗粒粒径因素
        4.2.4 颗粒体积分数因素
        4.2.5 切削参数因素
        4.2.6 切屑及切削表面缺陷形成机制分析
        4.2.7 SiCp/Al复合材料仿真切削力分析
    4.3 SiCp/Al复合材料切削验证实验
        4.3.1 单因素直角车削实验设计
        4.3.2 实验数据处理及结果分析
        4.3.3 仿真切削力与实验切削力对比分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料界面的内聚力模型及其应用[J]. 卢子兴.  固体力学学报. 2015(S1)
[2]颗粒增强金属基复合材料界面研究进展[J]. 李凡国,于思荣.  中国铸造装备与技术. 2015(04)
[3]SiC颗粒增强Al基复合材料的研究现状与进展[J]. 李敏,王爱琴,谢敬佩,孙亚丽,张衡.  粉末冶金工业. 2015(03)
[4]颗粒增强铝基复合材料的制备及力学性能[J]. 薛阳,宋旼,肖代红.  自然杂志. 2015(01)
[5]高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料组织性能的探究[J]. 柳培,王爱琴,郝世明,谢敬佩.  粉末冶金工业. 2014(04)
[6]金属正交切削模型研究进展[J]. 叶贵根,薛世峰,仝兴华,戴兰宏.  机械强度. 2012(04)
[7]金属材料本构模型的研究进展[J]. 彭鸿博,张宏建.  机械工程材料. 2012(03)
[8]SiCp/Al复合材料高速铣削加工表面质量及切屑形成机制[J]. 葛英飞,徐九华,傅玉灿,张帅,边卫亮.  机械工程材料. 2012(02)
[9]切削加工有限元仿真技术研究进展[J]. 沙智华,王岩,张生芳.  机械制造. 2010(06)
[10]界面对颗粒增强金属基复合材料强化性能的影响[J]. 张鹏,李付国.  材料科学与工艺. 2010(02)

博士论文
[1]Johnson-Cook本构模型和Steinberg本构模型的比较研究[D]. 彭建祥.中国工程物理研究院 2006



本文编号：3708430