高速铣刀安全性跨尺度设计方法及波动力学损伤特性

发布时间：2021-01-10 11:58

　　高速、断续切削载荷作用下的铣刀,其结构内部具有较高的应变速率,铣刀安全性和损伤问题具有隐蔽性和突发性,已成为制约高速铣削效率提高的瓶颈,铣刀安全行为的科学实质有待揭示。因此,研究高速铣刀安全性跨尺度设计方法及波动力学损伤特性,具有学术价值和实际意义。针对高速铣刀铣削过程中的不均匀磨损问题,研究了受迫振动对各刀齿切削接触关系的影响,建立了反映受迫振动作用下刀齿摩擦副接触状态模型,为铣刀安全性和损伤研究提供了原型刀具。依据分子动力学和连续介质力学的交叠带模型,提出了高速铣刀跨尺度关联方法,建立了原子群模型,通过高速铣刀组件力学性能实验验证构型的准确性,利用不同性质与水平的载荷验证介观原子群运动对宏观结构变形的敏感性。基于高速铣刀宏介观安全性表征和跨尺度关联的基础,建立了铣刀安全性熵值模型,定量描述原子运动状态和介观安全性,利用铣刀安全性的跨尺度响应特性,揭示铣刀宏介观设计域之间的内在联系,采用公理设计方法实现了高速铣刀宏介观结构层次的跨尺度关联性设计。通过分析结构内部波动力学载荷激励和在宏介观结构层次的传播特点,获得了宏介观载荷的传递规律,分析了铣刀结构损伤的宏介观特征。利用霍普金森压杆实... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高速铣刀动力学特性研究现状
        1.2.2 高速铣刀安全性跨尺度关联方法研究现状
        1.2.3 高速铣刀波动力学损伤问题的多尺度性研究现状
    1.3 铣刀跨尺度设计及波动力学损伤存在的问题和解决方法
    1.4 论文主要研究内容
第2章 安全性分析原型铣刀磨损不均匀性
    2.1 振动作用下后刀面摩擦接触状态模型
    2.2 刀具的磨损切削实验和数据提取方法
        2.2.1 实验条件
        2.2.2 振动信号的提取与处理
        2.2.3 磨损数据的提取
    2.3 刀齿后刀面摩擦接触位置、摩擦速度解算和验证
    2.4 本章小结
第3章 高速铣刀宏介观结构跨尺度敏感性分析
    3.1 高速铣刀组件原子连续介质过渡区处理方法
        3.1.1 铣刀组件的原子连续介质跨尺度分析
        3.1.2 分子动力学与有限元耦合的一维模型
        3.1.3 原子连续介质耦合运动方程的推导
    3.2 高速铣刀组件的原子群构型及其力学性能验证
        3.2.1 铣刀组件的原子群构型
        3.2.2 铣刀组件的原子群结构优化
        3.2.3 铣刀组件的原子群构型力学性能验证
    3.3 高速铣刀损伤结构的涌现及其临界敏感性
        3.3.1 铣刀组件的熵值模型
        3.3.2 铣刀组件原子点阵位错结构及其演变特性
        3.3.3 铣刀组件宏介观结构损伤特征的敏感性
    3.4 本章小结
第4章 高速铣刀安全性跨尺度设计方法
    4.1 高速铣刀宏介观安全性
        4.1.1 高速铣刀宏观安全性
        4.1.2 高速铣刀介观安全性
        4.1.3 高速铣刀安全性的熵值解算
    4.2 高速铣刀安全性的跨尺度响应
    4.3 铣刀安全性跨尺度关联设计模型
    4.4 高速铣刀安全性设计与实验
    4.5 本章小结
第5章 高速铣刀波动力学损伤特性
    5.1 高速铣刀动态切削载荷
        5.1.1 铣刀载荷分析
        5.1.2 铣刀瞬态切削力解算模型
    5.2 高速铣刀波动力学特性
        5.2.1 铣刀的质点运动表征
        5.2.2 高速铣刀波动方程
        5.2.3 高速铣刀的载荷衰减特性
    5.3 铣刀组件材料损伤特征
    5.4 高速铣刀波动力学损伤行为
        5.4.1 波动力学损伤的介观行为
        5.4.2 高速铣刀波动力学损伤识别
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于联合振动试验系统的正弦加随机振动研究[J]. 严鲁涛,杨志鹏,王有杰.  振动与冲击. 2015(02)
[2]隧道掘进机刀盘结构性能评价研究关键问题分析[J]. 刘建琴,刘蒙蒙,郭伟,王磊.  现代隧道技术. 2014(02)
[3]Scatter of fatigue data owing to material microscopic effects[J]. TANG XueSong.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(01)
[4]辐照损伤模拟中的Zr原子势函数[J]. 崔振国,勾成俊,侯氢,龙兴贵,周晓松.  原子核物理评论. 2013(04)
[5]GPU集群下第一原理非局部映射势能计算[J]. 付继芸,贾伟乐,曹宗雁,王龙,叶煌,迟学斌.  计算机应用. 2013(06)
[6]微尺度高速铣削表面质量的试验研究[J]. 巩亚东,张金峰,张永震,刘月明.  机械工程学报. 2013(13)
[7]基于振动测试的数控机床刀具磨损监测方法[J]. 谢厚正,黄民.  仪表技术与传感器. 2013(02)
[8]高档数控机床刀具磨损故障监测方法及实验系统[J]. 黄民,刘秀丽,谢厚正.  北京信息科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[9]高速面铣刀气动噪声及其频谱分析[J]. 刘战强,吉春辉,刘鲁宁,艾兴.  机械工程学报. 2011(11)
[10]基于初期磨损统计规律的铣刀快速筛选[J]. 张辉,陈五一.  机械工程学报. 2011(11)

博士论文
[1]分析转移矩阵理论在一维波动力学中的应用[D]. 殷澄.上海交通大学 2011
[2]高速切削稳定性及其动态优化研究[D]. 唐委校.山东大学 2005

硕士论文
[1]基于多尺度仿真的超精密切削表面残余应力研究[D]. 丁辉.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：2968665