考虑梯度效应的微细铣刀动态特性及颤振稳定性理论研究

发布时间：2020-12-04 18:48

　　微细铣削在复合材料微结构和三维复杂形貌的微细加工方面具有独特的优势,是有前途的微制造技术之一。当特征尺寸在微米级或亚微米级时,刀具尺度需要朝着更小的微米级尺度发展。由于微米尺度的材料力学特性具有很强的微尺度依赖性,因此微径铣刀的力学行为与传统宏观情况也会有显著差异。对上述微细刀具系统的微尺度效应问题还缺乏足够的认识,关于考虑微尺度效应的微细铣刀动态特性及颤振稳定性分析的这个问题若得不到合理的解决,会制约微细铣刀直径尺寸朝越来越小的方向发展,因而这个问题的解决将有助于微细铣刀动态特性及颤振稳定性分析理论瓶颈和技术难点的突破。为此,本论文在研究微尺度效应对刀具系统理论建模、动态特性和颤振稳定性的影响方面做一些探索和尝试,力求建立一套用于微细刀具系统的动特性和颤振稳定性分析的建模理论和分析方法,为微细铣刀系统进一步微型化的动态设计奠定一定的理论基础。在考虑微尺度效应的非局部?梯度线弹性理论框架下,基于拓展的Hamilton原理建立了考虑梯度效应的微细铣刀的非经典拉压杆理论模型、非经典扭转轴理论模型、非经典Timoshenko梁理论模型和非经典Euler-Bernoulli梁理论模型。微细刀具... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

刀具系统坐标系

图 2.3 刀具系统上任一点的弹性变形描述关系移场 u 可以计算为( ) ( )0 0 *, , , ,B Bu r x y z r x y z，可以得到各个方向的位移值x xy yz y xu wu wu x +y 熟知的 Timoshenko 梁理论，它能够考虑剪切变形，示意图2)能够适用于描述短梁问题。关系，得到非零应变分量为0.5xxz zx ywz

图 2.4 由不均匀材料制成的刀具系统示意图及其坐标系减少刀具的磨损，PVD 涂层（例如 TiAlN），梯度涂层或 TiN 的多高刀具磨损寿命[11]。可见，为了提高刀具性能，常常在刀具表面添刀具为一种不均匀材料。在这项研究中考虑了一个半径为 R，长度匀轴，如图 2.4 所示。一个笛卡尔坐标系（x，y，z），其中 x 轴和的横截面上，这里采用沿着不均匀轴的长度方向为 z 轴。假设小尺成分的材料制成。通过使用混合律，在位于半径 r 的任何点处的所性质 （包括杨氏模量 E，泊松比 ν 和材料密度 ρ）应该满足以下( ) ( ) ( )O O I Ir V r + V rO和I分别是不均匀材料刀具的外表面和中心线处的材料特性；OV 料的体积分数。应该指出的是， 1O IV + V。考虑双组分不均匀材料

【参考文献】：
期刊论文
[1]铣削过程颤振稳定性分析的研究进展[J]. 卢晓红,王凤晨,王华,王鑫鑫,司立坤.  振动与冲击. 2016(01)
[2]基于有限元法的微径铣刀变形分析[J]. 张涛,刘战强,许崇海.  组合机床与自动化加工技术. 2012(05)
[3]微薄梁三点弯曲的尺度效应研究[J]. 冯秀艳,郭香华,方岱宁,王自强.  力学学报. 2007(04)
[4]用电子散斑法对纯镍薄片弯曲变形的测量[J]. 郭香华,方岱宁,李喜德.  力学与实践. 2005(02)

博士论文
[1]微尺度功能梯度结构的应变梯度弹性理论模型及数值研究[D]. 张波.华中科技大学 2014

硕士论文
[1]微细铣削加工颤振系统动力学分析及铣削过程仿真[D]. 朱帅.吉林大学 2011



本文编号：2898075