纳米切削单晶铜工件温度影响因素仿真分析

发布时间：2017-11-06 20:34

  本文关键词：纳米切削单晶铜工件温度影响因素仿真分析

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【摘要】：纳米切削加工技术作为超精密加工领域的关键技术之一,能够获得具有高精度和高表面质量的零件。在纳米加工实验中,材料的去除量仅仅在几十个纳米的范围内,导致工件内部粒子运动状态和缺陷演变不能动态观察与人为控制。在纳米加工仿真研究领域,国内外学者的研究主要集中在晶向、加工参数、刀具几何形状等因素对材料变形规律和去除机理的影响,而关于纳米加工过程中工件温度的影响因素及规律研究较少,工件温度对产品加工精度与表面质量的提高起到关键的作用。针对上述存在问题,本文采用分子动力学仿真方法进行单晶铜纳米切削仿真研究,重点分析单晶铜材料纳米加工中工件温度的影响因素及规律,研究内容主要包括以下几个部分:首先,构建分子动力学仿真环境,基于lammps语言编写具有固定层、恒温层和牛顿层的单晶铜纳米切削模型代码以及具有前角、后角和刀尖圆弧半径的金刚石刀具模型代码。针对加工对象选择合适的势函数,针对研究对象所处的真实环境,选择与之对应的系综,为了降低分子动力学仿真中存在的尺寸效应,对仿真模型施加周期性边界条件。其次,分析材料的去除过程、表面形成过程以及弛豫过程中的系统温度和势能变化,通过仿真程序设置不同的晶向、切削速度、切削深度、刀具前角和刀尖圆弧半径,利用Atomeye可视化软件,从切削力、切屑变形和工件内部位错运动等方面分析晶向、加工参数和刀具几何形状对纳米切削中工件温度的影响规律。最后,对比无孔结构和有孔结构对纳米切削中工件温度的影响,通过仿真程序设置不同的孔结构数量和尺寸,从切削力和工件内部位错运动等方面分析孔结构数量和尺寸大小对纳米切削中工件温度的影响规律。通过本文的研究,发现晶向对工件平均温度有一定的影响;随着切削速度、切削深度、负前角和刀尖圆弧半径的变大,工件平均温度升高;随着正前角、孔结构数量和尺寸的增大,工件平均温度降低。本文的研究结果对于纳米切削过程中工件温度的影响规律具有一定的理论指导意义。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG506

【参考文献】

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本文编号：1149312