SiCp/Al复合材料铣削残余应力研究

发布时间：2021-04-23 21:55

　　由于SiCp/Al复合材料具有优良的综合物理力学性能,在很多行业领域都体现出较高的应用和发展优势。但由于大量SiC增强颗粒随机分布在Al基体中,使其切削加工表面质量存在很多缺陷,尤其是不均匀切削加工表面残余应力的存在,严重阻碍了SiCp/Al复合材料的实际应用与发展。因此,研究SiCp/Al复合材料切削加工表面残余应力的产生过程与机理,对于提高其加工表面质量具有重要的实际意义。通过有限元分析法建立了整体定义复合材料属性和分别定义两相材料属性两种状态下的铣削加工有限元模型。研究了切削残余应力的产生原因、残余应力沿层深方向的分布状态、切削参数对残余应力的影响规律,两种状态的研究结果一致。通过改进的微观模型更深入地研究了SiCp/Al复合材料微观表面形貌的形成机理及几种常见缺陷,还有基体、增强颗粒及刀具的三者相互作用对残余应力分布的影响。建立了三维斜角切削状态下的等效铣削厚度数学模型,有利于研究切削速度和每齿进给量两切削参数对切削残余应力的影响规律。对SiCp/Al复合材料进行了铣削加工实验,对切削后的试样进行分组处理后再进行表面残余应力检测实验,最后与仿真结果进行对比分析,验证了仿真结果的... 

【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 SiCp/Al复合材料的应用与发展现状
        1.2.1 SiCp/Al复合材料在汽车领域的应用
        1.2.2 SiCp/Al复合材料在航空航天领域的应用
        1.2.3 SiCp/Al复合材料在电子和光学设备领域的应用
        1.2.4 SiCp/Al复合材料在其它领域的应用
    1.3 SiCp/Al复合材料力学性能研究
    1.4 课题研究的目的及意义
    1.5 残余应力研究进展
        1.5.1 金属材料的残余应力研究现状
        1.5.2 SiCp/Al复合材料的残余应力研究现状
    1.6 课题研究的主要内容
第2章 SiCp/Al复合材料铣削残余应力产生机理有限元模拟
    2.1 引言
    2.2 切削加工数值模拟
    2.3 SiCp/Al复合材料铣削加工有限元模型的建立
        2.3.1 金属切削加工过程的二维简化原理
        2.3.2 等效切削厚度分析
        2.3.3 等效切削条件的分析与假设
        2.3.4 工件几何模型和边界约束条件
        2.3.5 SiCp/Al复合材料整体材料属性和刀具材料属性
        2.3.6 分析步类型、网格划分和单元类型的选择
        2.3.7 接触类型和切屑分离准则的选择
    2.4 有限元仿真结果讨论与分析
        2.4.1 宏观状态切屑成形过程及分析
        2.4.2 宏观状态切削加工应力场形成过程及分析
        2.4.3 不同切削速度下的加工表面残余应力
        2.4.4 不同每齿进给量下的加工表面残余应力
    2.5 本章小结
第3章 微观状态SiCp/Al复合材料铣削残余应力模拟与分析
    3.1 引言
    3.2 SiCp/Al复合材料铣削加工仿真模型的建立
        3.2.1 切削模型简化与假设分析
        3.2.2 工件几何模型和边界约束条件
        3.2.3 微观状态SiCp/Al复合材料材料属性
        3.2.4 分析步类型、网格划分和单元类型的选择
        3.2.5 接触类型和切屑分离准则的选择
    3.3 有限元仿真结果讨论与分析
        3.3.1 SiCp/Al复合材料切削表面形貌成形机理研究
        3.3.2 微观状态SiCp/Al复合材料切削残余应力机理分析
        3.3.3 切削速度对加工表面残余应力的影响
        3.3.4 每齿进给量对加工表面残余应力的影响
    3.4 本章小结
第4章 SiCp/Al复合材料三维铣削残余应力有限元分析与实验研究
    4.1 引言
    4.2 三维铣削仿真模型的建立
        4.2.1 任意铣削宽度下等效铣削厚度层公式的推导
        4.2.2 等效铣削厚度模型及边界条件的建立
    4.3 铣削加工表面残余应力产生机理研究
        4.3.1 残余应力产生原因
        4.3.2 等效切削厚度下的应力场分析
    4.4 不同铣削参数对加工残余应力的影响
        4.4.1 等效铣削厚度下铣削速度对残余应力的影响
        4.4.2 等效铣削厚度下每齿进给量对残余应力的影响
    4.5 SiCp/Al复合材料铣削残余应力实验研究
        4.5.1 实验条件与方案
        4.5.2 实验结果与仿真结果对比分析与讨论
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[3]高体积分数SiCP/Al复合材料的制备及其冲击特性研究[D]. 蔺绍江.西北工业大学 2005



本文编号：3156112