基于分形理论的芯块陶瓷高速干磨传热机理研究

发布时间：2022-08-12 17:54

　　芯块陶瓷材料具有强度高、导热性差等特点。树脂金刚石砂轮干磨加工芯块陶瓷的磨削能几乎转化为磨削热,使磨削区温度急剧升高,对砂轮寿命、加工成本和质量造成极大影响。因此对芯块陶瓷干磨磨削热的形成和分配机理、磨削区温度场进行研究具有重要的理论和实际意义,也是完善芯块陶瓷加工技术的关键。本文主要对树脂金刚石砂轮磨削芯块陶瓷材料的磨削热进行研究。在研究过程中基于分形理论确定砂轮的等效导热系数和工件的热分配系数;开展芯块陶瓷模拟件干磨削实验;并对磨削区温度场进行数值仿真。具体的研究工作包含以下几个方面:（1）首先利用三维表面轮廓仪采集砂轮形貌信息,使用数字滤波法对获取的砂轮形貌信息进行处理,重构出砂轮的地貌。接着采用盒维数法计算砂轮在不同磨削深度下的分形维数,基于并联导热模型计算出砂轮在不同磨削深度下的等效导热系数。最后采用M.C.Shaw的磨削区热分配模型,结合砂轮的等效导热系数计算出工件的热分配系数。（2）开展芯块陶瓷模拟件的干磨削工艺实验,分别测量不同工件进给速度v_w、不同磨削深度a_p下的磨削力和磨削温度。实验结果表明,随着磨削深度的增加,工件表面的... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源与研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究意义
    1.2 陶瓷磨削温度的研究现状
        1.2.1 磨削加工的热源模型
        1.2.2 磨削加工的热分配模型
        1.2.3 本课题热分配模型的选取
    1.3 分形理论研究
        1.3.1 分形理论简介
        1.3.2 多孔材料导热系数的分形研究
    1.4 ANSYS软件瞬态热分析功能简介
    1.5 本课题的主要工作内容
第2章 砂轮有效导热系数的分形研究
    2.1 分形维数的确定方法
        2.1.1 功率谱密度法
        2.1.2 半方差法
        2.1.3 相关函数法
        2.1.4 标尺法
    2.2 砂轮分形维数的计算
        2.2.1 砂轮地貌的测量
        2.2.2 砂轮地貌的频谱分析和数字滤波
        2.2.3 不同磨削深度处砂轮截面的分形维数计算方法
    2.3 砂轮等效导热系数的分形研究
    2.4 工件热分配系数的计算
    2.5 本章小结
第3章 陶瓷干磨削的实验研究
    3.1 实验设备和实验方案
        3.1.1 实验设备
        3.1.2 砂轮和实验工件
        3.1.3 砂轮的修整
        3.1.4 磨削力和磨削温度检测
        3.1.5 实验方案
    3.2 实验数据分析
        3.2.1 工件进给速度v_w的影响
        3.2.2 磨削深度a_p的影响
    3.3 本章小结
第4章 陶瓷干磨削的有限元热仿真
    4.1 陶瓷干磨削的有限元仿真过程
        4.1.1 ANSYS有限元分析过程
        4.1.2 氧化锆陶瓷磨削有限元仿真实例
    4.2 陶瓷干磨削温度场仿真结果的影响因素分析
        4.2.1 工件进给速度v_w对磨削温度的影响
        4.2.2 磨削深度a_p对磨削温度的影响
        4.2.3 实验数据和仿真数据的对比分析
    4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[7]遥感图像上水系的分形特征研究[D]. 杨刚斌.西南交通大学 2009
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本文编号：3676333