叶片砂带磨抛过程仿真研究

发布时间：2017-10-31 17:15

  本文关键词：叶片砂带磨抛过程仿真研究

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【摘要】：作为汽轮机的关键部件，叶片在高温高压下频繁承受较大负载，为了满足工程实际的需要，对其型面轮廓精度和表面质量有着严苛的要求。砂带磨抛工艺可保证叶片型面的轮廓精度和较高的表面质量，提高叶片加工效率。叶片砂带磨抛过程仿真技术的应用，不仅可以预测叶片砂带磨抛加工过程，还可以明确实验方向，优化磨抛加工参数。 本文结合国家自然基金重点项目“叶片复杂曲面集成制造新原理与新工艺实现”课题，基于新型串并混联叶片磨抛样机，对叶片砂带磨抛机理、砂带法向磨抛力预测与磨抛参数优化进行了研究，最终获得准确的磨抛加工模拟和适合样机的最优磨抛参数。 构建了砂带磨粒的模型，建立了单颗磨粒磨抛厚度和磨抛力的理论计算模型。分析砂带磨抛过程中叶片上的温度场，明确各温度间的数值关系。以单颗磨粒磨抛机理为基础，通过数学模型对叶片砂带磨抛机理进行分析。 采用塑性有限元法模拟单颗磨粒磨抛过程，依据叶片砂带磨抛特点确定仿真前处理，分析引入温度和时间因素的单颗磨粒磨抛机理。对不同磨抛参数下的磨抛过程进行模拟，预测出各磨抛参数下单颗磨粒磨抛力和磨抛点温度的变化曲线，获取各磨抛参数对单颗磨粒磨抛力及热性能的影响规律。 以磨抛表面粗糙度与材料去除率数学计算模型构建评价函数，应用粒子群算法对评价函数进行优化，迭代出同时满足小磨抛表面粗糙度和大材料去除率的砂带速度和工件速度。以单颗磨粒磨抛力理论计算模型为基础建立砂带磨抛力理论计算模型，明确影响砂带磨抛法向力的主要因素。 基于新型串并混联叶片磨抛样机，分别构建砂带磨抛力和磨抛温度测量系统。通过单因素实验，得出各磨抛参数对砂带磨抛力和工件表面温度的影响规律，通过规律的一致性验证仿真的正确性。通过正交实验，应用多元线性回归法修正经验公式的系数，并验证其回归方程的显著性，，建立新型串并混联叶片磨抛样机的法向磨抛力经验公式，获得适合样机恒压力工具系统的最优磨抛参数。
【关键词】：叶片 磨抛过程仿真 法向磨抛力 磨抛温度 参数优化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK263.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题研究背景及意义13-16
• 1.1.1 课题研究背景13-15
• 1.1.2 课题研究意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 砂带磨抛仿真国内外研究现状16-18
• 1.2.2 切削参数优化国内外研究现状18-20
• 1.3 论文主要研究内容20-21
• 第2章 叶片砂带磨抛机理分析21-41
• 2.1 单颗磨粒磨抛机理21-28
• 2.1.1 磨粒微观形态22-24
• 2.1.2 磨粒模型建立24-25
• 2.1.3 单颗磨粒磨抛厚度25-28
• 2.2 叶片砂带磨抛机理28-32
• 2.2.1 砂带上磨粒分布28-29
• 2.2.2 不同加工方式下叶片模型简化29-32
• 2.3 叶片砂带磨抛区力分析32-36
• 2.3.1 单颗磨粒磨抛力32-36
• 2.3.2 叶片砂带磨抛力36
• 2.4 叶片砂带磨抛热分析36-40
• 2.4.1 叶片砂带磨抛热37
• 2.4.2 叶片砂带磨抛温度37-38
• 2.4.3 叶片上温度场分布38-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第3章 单颗磨粒磨抛过程仿真分析41-63
• 3.1 单颗磨粒磨抛过程仿真前处理41-48
• 3.1.1 几何模型建立42-43
• 3.1.2 网格划分43-44
• 3.1.3 材料定义44-46
• 3.1.4 物体空间位置与仿真试验参数确立46-47
• 3.1.5 仿真算法及其参数选取47-48
• 3.2 单颗磨粒磨抛过程仿真后处理48-51
• 3.2.1 单颗磨粒磨抛过程几何模拟48
• 3.2.2 单颗磨粒磨抛过程数值模拟48-51
• 3.3 磨抛仿真数据处理51-54
• 3.3.1 异常数据剔除51-52
• 3.3.2 数据去噪52-54
• 3.4 单颗磨粒磨抛力热性能研究54-61
• 3.4.1 单颗磨粒磨抛仿真试验设计54-56
• 3.4.2 不同磨抛参数对单颗磨粒磨抛力热性能的影响56-61
• 3.5 本章小结61-63
• 第4章 砂带磨抛参数优化63-75
• 4.1 砂带磨抛参数优化64-68
• 4.1.1 砂带磨抛参数多目标优化数学模型64-66
• 4.1.2 砂带磨抛参数粒子群算法优化结果66-68
• 4.2 砂带法向磨抛力优化68-73
• 4.2.1 砂带法向磨抛力理论计算68-70
• 4.2.2 法向磨抛力修正系数 K70-73
• 4.3 本章小结73-75
• 第5章 砂带磨抛力热性能实验75-87
• 5.1 砂带磨抛力热性能实验方案设计75-79
• 5.1.1 砂带磨抛力热性能测试系统构建75-77
• 5.1.2 砂带磨抛力数据采集处理77-78
• 5.1.3 砂带磨抛温度数据采集处理78-79
• 5.2 砂带磨抛力热性能实验结果及分析79-83
• 5.2.1 砂带磨抛力测量实验79-81
• 5.2.2 砂带磨抛温度测量实验81-83
• 5.3 砂带磨抛力经验公式系数修正83-85
• 5.3.1 磨抛力测量正交实验设计83-84
• 5.3.2 多元线性回归法修正经验公式系数84-85
• 5.4 本章小结85-87
• 第6章 结论与展望87-89
• 参考文献89-95
• 致谢95

【参考文献】

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本文编号：1122943