切削过程材料变形粘性行为的研究
发布时间：2021-06-20 16:55
切削作为一个大塑性变形过程,应变率随切削速度的提高而增大,高速切削时甚至能达到105s-1数量级,材料在高应变率下的动态力学性能与准静态下的性能有明显的不同,需要考虑粘性行为对材料塑性变形过程的影响。本文针对切削过程7075-T651铝合金在高应变率下的典型力学行为,从塑性变形的宏观表象与微观机理入手,研究了不同应变率下塑性变形控制机制的转化,分析了铝合金塑性变形过程中应变率对流动应力的影响,揭示了7075铝合金应变率效应的本质与产生机理,明确了塑性变形在高应率下的粘性行为,主要的研究内容如下:1.以Frank-Read位错源为基础,提出以位错密度为内变量的塑性变形微观控制机理的应力应变率演化公式,研究了塑性变形控制微观机理的转变,得到了材料流动应力对应变率的敏感性急剧增加时的临界应变率。2.以位错密度为内变量,耦合切削速度、温度、应变、应变率和应力等参量,构建了描述切削过程的粘性本构方程,得出上述切削参数的变化规律,从微观入手研究了应变率对塑性变形过程的影响。并通过切削速度与硬度的相互依赖关系,推出了应变率与流动应力的理论模型,为铝合金应变率效应现象的验证提供了理论支撑。3.塑性变形...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－５正交切削模型??根据摩擦角与前刀面摩擦系数＾的关系，计算得到摩擦系数＃?：??ｍｐ?ｐ－２〇）??
山东大学硕士学位论文??下材料出现的应变率粘性行为，以期研宄铝合金高速切削加工过程中在高应??变率下的动态力学性能。??３．２．１分离式霍普金森压杆简介??根据测试装置中是否有透射杆来划分，普金森压杆主要分为分离式压杆??和自由式压杆。如图３－１所示为本试验采用的分离式霍普金森压杆示意图，??主要由气仓、入射杆、透射杆、冲击子弹、圆柱形式样等五部分组成［７５－７８：１。??发：射？装置?子弹?入射杆?应变片?试样?透射杆?吸能装置??（气食）??ｈ?ｉ?ａ?“?ｉｋ?ｉ?ｉ?“????Ｅｚｚ３?ｔ＝３?Ｐ—＾?％??＾ｉｉ?＾?Ｚ＾Ｚ?ｐ?Ｊｒ??ｃ＝ａ?ｂ——ｄ?ｔ＝ａ?ｂ——ｄ?Ｊｉ??图３－１霍普金森压杆示意图??试验过程中，调节气仓的气压使其足够大，从而使子弹产生冲击。当子??弹碰撞到波形整形器时，产生应力波，这种应力波以声波的速度通过杆传播，??同时使杆发生弹性变形。当到达杆的另一端时，入射的应力波被传输到试样??上，并作为拉伸波部分反射回入射杆中。应力波在试样中传播时，会引起塑??性变形。在试件－透射杆界面处，剩余应力波的一部分被传输，一部分被反射??到试件中。利用一维应力波理论对入射波和反射波的处理，可以测得材料的??平均应变率和不同气压（不同应变率）下试样的应变、应变率和应力随时间??的变化关系。??通过调节气仓的气压可以改变子弹的冲击速度，从而使７０７５铝合金式??样产生不同的应力波曲线，获得不同的应变率。而气仓的压力值与应变率直??接无直接的对应关系，需要进行试错实验来获得不同的应变率，如图３－２所??示。可以看出随着时间的进行，７０７５铝合金的应变率随之变化，且变
图３－３霍普金森压杆试验装置??ｘ、ｍｘ２ｍｍ、ｍｍｘ３ｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空铝合金7075-T651高速铣削锯齿形切屑的形成机理研究[J]. 殷继花,林有希,孟鑫鑫,左俊彦. 表面技术. 2019(05)
[2]TC4钛合金切削中切屑塑性变形分析[J]. 刘东. 宇航材料工艺. 2017(04)
[3]高速切削Inconel718切屑形成过程中塑性变形研究[J]. 郝兆朋,姬芳芳,范依航,陈庆顺,王涛. 制造技术与机床. 2017(08)
[4]锯齿形切屑成形机理分析与计算机模拟[J]. 孙晓羽. 工具技术. 2016(11)
[5]高速切削过程绝热剪切局部化断裂预测[J]. 谷丽瑶,王敏杰. 机械工程学报. 2016(05)
[6]锯齿形切屑对切削力影响试验研究[J]. 刘文静,高毅,王敏杰,魏兆成. 金属加工(冷加工). 2015(10)
[7]Hopkinson压杆技术在中国的发展回顾[J]. 胡时胜,王礼立,宋力,张磊. 爆炸与冲击. 2014(06)
[8]3004铝的动态力学性能及本构模型[J]. 王洪欣,查晓雄. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[9]宏观石墨颗粒增强工业纯铝金属基复合材料位错阻尼机制的研究[J]. 魏健宁,胡孔刚,谢卫军,李根梅. 矿冶工程. 2009(03)
[10]应变速率敏感性指数的理论和测量规范[J]. 宋玉泉,管志平,李志刚,王明辉. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(11)
博士论文
[1]高应变率加载下材料变形损伤及相变的微观机理研究[D]. 蔡洋.中国科学技术大学 2017
[2]高速切削锯齿形切屑的形成机理及表征[D]. 杨奇彪.山东大学 2012
硕士论文
[1]高速切削铝合金7A04锯齿状切屑的几何形状预测[D]. 孙招来.燕山大学 2013
[2]超硬铝合金7A04高速铣削锯齿状切屑研究[D]. 卢建闯.燕山大学 2011
本文编号：3239581
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－５正交切削模型??根据摩擦角与前刀面摩擦系数＾的关系，计算得到摩擦系数＃?：??ｍｐ?ｐ－２〇）??
山东大学硕士学位论文??下材料出现的应变率粘性行为，以期研宄铝合金高速切削加工过程中在高应??变率下的动态力学性能。??３．２．１分离式霍普金森压杆简介??根据测试装置中是否有透射杆来划分，普金森压杆主要分为分离式压杆??和自由式压杆。如图３－１所示为本试验采用的分离式霍普金森压杆示意图，??主要由气仓、入射杆、透射杆、冲击子弹、圆柱形式样等五部分组成［７５－７８：１。??发：射？装置?子弹?入射杆?应变片?试样?透射杆?吸能装置??（气食）??ｈ?ｉ?ａ?“?ｉｋ?ｉ?ｉ?“????Ｅｚｚ３?ｔ＝３?Ｐ—＾?％??＾ｉｉ?＾?Ｚ＾Ｚ?ｐ?Ｊｒ??ｃ＝ａ?ｂ——ｄ?ｔ＝ａ?ｂ——ｄ?Ｊｉ??图３－１霍普金森压杆示意图??试验过程中，调节气仓的气压使其足够大，从而使子弹产生冲击。当子??弹碰撞到波形整形器时，产生应力波，这种应力波以声波的速度通过杆传播，??同时使杆发生弹性变形。当到达杆的另一端时，入射的应力波被传输到试样??上，并作为拉伸波部分反射回入射杆中。应力波在试样中传播时，会引起塑??性变形。在试件－透射杆界面处，剩余应力波的一部分被传输，一部分被反射??到试件中。利用一维应力波理论对入射波和反射波的处理，可以测得材料的??平均应变率和不同气压（不同应变率）下试样的应变、应变率和应力随时间??的变化关系。??通过调节气仓的气压可以改变子弹的冲击速度，从而使７０７５铝合金式??样产生不同的应力波曲线，获得不同的应变率。而气仓的压力值与应变率直??接无直接的对应关系，需要进行试错实验来获得不同的应变率，如图３－２所??示。可以看出随着时间的进行，７０７５铝合金的应变率随之变化，且变
图３－３霍普金森压杆试验装置??ｘ、ｍｘ２ｍｍ、ｍｍｘ３ｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空铝合金7075-T651高速铣削锯齿形切屑的形成机理研究[J]. 殷继花,林有希,孟鑫鑫,左俊彦. 表面技术. 2019(05)
[2]TC4钛合金切削中切屑塑性变形分析[J]. 刘东. 宇航材料工艺. 2017(04)
[3]高速切削Inconel718切屑形成过程中塑性变形研究[J]. 郝兆朋,姬芳芳,范依航,陈庆顺,王涛. 制造技术与机床. 2017(08)
[4]锯齿形切屑成形机理分析与计算机模拟[J]. 孙晓羽. 工具技术. 2016(11)
[5]高速切削过程绝热剪切局部化断裂预测[J]. 谷丽瑶,王敏杰. 机械工程学报. 2016(05)
[6]锯齿形切屑对切削力影响试验研究[J]. 刘文静,高毅,王敏杰,魏兆成. 金属加工(冷加工). 2015(10)
[7]Hopkinson压杆技术在中国的发展回顾[J]. 胡时胜,王礼立,宋力,张磊. 爆炸与冲击. 2014(06)
[8]3004铝的动态力学性能及本构模型[J]. 王洪欣,查晓雄. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[9]宏观石墨颗粒增强工业纯铝金属基复合材料位错阻尼机制的研究[J]. 魏健宁,胡孔刚,谢卫军,李根梅. 矿冶工程. 2009(03)
[10]应变速率敏感性指数的理论和测量规范[J]. 宋玉泉,管志平,李志刚,王明辉. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(11)
博士论文
[1]高应变率加载下材料变形损伤及相变的微观机理研究[D]. 蔡洋.中国科学技术大学 2017
[2]高速切削锯齿形切屑的形成机理及表征[D]. 杨奇彪.山东大学 2012
硕士论文
[1]高速切削铝合金7A04锯齿状切屑的几何形状预测[D]. 孙招来.燕山大学 2013
[2]超硬铝合金7A04高速铣削锯齿状切屑研究[D]. 卢建闯.燕山大学 2011
本文编号：3239581
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