自由体积对非晶合金剪切带形成机制影响的研究
发布时间：2021-12-25 08:03
非晶合金由于其优异的力学、物理、化学性能而在众多领域得到广泛应用,但是其在塑性变形过程中容易产生剪切带,进而扩展造成灾难性的破坏,为此严重制约着大块非晶合金的发展。现有研究表明,非晶合金中形成的剪切带厚度在1020纳米左右,比传统金属材料中的剪切带厚度（10500微米）小得多。剪切带厚度的巨大差异表明,非晶合金中剪切带的形成机制很难用传统金属材料中的热软化机制来解释,而可能与非晶合金独特的原子结构（自由体积）有关。为了深入理解自由体积在非晶合金剪切带形成过程中所起的作用,开展了以下研究:（1）利用分子动力学仿真的方法建立Cu50Zr50非晶合金三维切削模型,通过一组五因素四水平的正交切削实验,探究了刀具几何参数和切削参数对剪切变形区和已加工表面内自由体积的影响,实验发现剪切变形区内刀具钝圆半径对自由体积的含量影响最大,在已加工表面区域切削速度的影响最大,而且随着刀具钝圆半径的增加两区域内的自由体积均有所下降,但随着切削速度的升高已加工表面内的自由体积含量明显升高,剪切变形区内却没有明显的变化趋势;（...
【文章来源】： 燕山大学河北省
【文章页数】：64 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 非晶合金中的自由体积
1.3 非晶合金切削加工高频剪切现象成因研究现状
1.3.1 高频剪切现象的实验成果综述
1.3.2 高频剪切现象成因之一——绝热剪切
1.3.3 高频剪切现象成因之一——自由体积软化
1.4 基于分子动力学的非晶合金切削过程研究进展
1.5 目前研究存在的不足
1.6 本文的研究内容以及目的
第2章 切削参数和刀具几何参数对自由体积的影响
2.1 引言
2.2 分子动力学模拟简介
2.2.1 势函数的选取
2.2.2 系综与边界条件的选定
2.3 工件的制备
2.4 纳米切削模型的建立
2.5 自由体积的计算方法
2.6 正交试验的设计
2.6.1 正交表的选择
2.6.2 分区模型的建立
2.7 正交试验结果分析
2.7.1 剪切变形区内的结果分析
2.7.2 已加工表面区的结果分析
2.8 本章小结
第3章 切削过程中自由体积的演化过程
3.1 引言
3.2 剪切变形区试验方案设计
3.2.1 试验结果分析
3.2.2 验证试验
3.3 已加工表面区试验方案
3.3.1 分析模型
3.3.2 试验结果分析
3.4 本章小结
第4章 自由体积浓度分布情况
4.1 引言
4.2 模型的建立
4.2.1 网格划分命令
4.2.2 分区模型的建立
4.3 自由体积的算法
4.3.1 自由体积算法的提出
4.3.2 自由体积算法的验证
4.4 自由体积分布云图的生成
4.5 自由体积分布与背向力的关系
4.6 本章小结
第5章 自由体积对剪切带形成的影响分析
5.1 引言
5.2 实验设计
5.2.1 分析模型的建立
5.2.2 自由体积计算公式的选取
5.2.3 应力计算公式的选取
5.3 实验结果分析
5.4 剪切现象与实验现象的对应
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属玻璃的性质、制备及其在手表行业中的应用 [J]. 邬治平,傅伟猛,钟飞,杨丽. 科技与创新. 2018(23)
[2]块体金属玻璃基复合材料在拉伸荷载下的剪切带演化模拟 [J]. 刘杰,张娟,饶威. 四川理工学院学报(自然科学版). 2018(02)
[3]单斜氧化锆晶体压痕的分子动力学模拟研究 [J]. 贾武斐,林伟辉,刘二强,肖革胜,树学峰. 太原理工大学学报. 2017(06)
[4]Al0.75Co0.25非晶合金玻璃化转变的分子动力学模拟 [J]. 伏春平,夏继宏,程正富. 热加工工艺. 2017(02)
[5]CuZr非晶合金加工硬化现象的分子动力学研究 [J]. 韩欢欢,赵世金. 上海金属. 2016(03)
[6]刀具几何参数对金属钛纳米切削影响的分子动力学研究（英文） [J]. 朱瑛,张银成,郭建烨,齐顺河,向智. 机床与液压. 2015(24)
[7]纳米切削机理及其研究进展 [J]. 房丰洲,赖敏. 中国科学:技术科学. 2014(10)
[8]非晶合金塑性理论研究进展 [J]. 蒋敏强. 中国材料进展. 2014(05)
[9]非晶态物质的本质和特性 [J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[10]Cu64Zr36合金非晶剪切带形成的分子动力学模拟 [J]. 项新梅,李玉龙,潘志亮. 稀有金属材料与工程. 2012(08)
博士论文
[1]基于分子动力学的CuZr非晶合金成形与连接研究[D]. 朱逸颖.华中科技大学. 2016
硕士论文
[1]软化及剪胀效应对非晶合金纳米切削力学特性的影响研究[D]. 李同同.燕山大学. 2017
[2]刀具和切削参数对Ti6AI4V立铣加工影响的仿真研究[D]. 林琪.山东大学. 2012
本文编号：3552091
【文章来源】： 燕山大学河北省
【文章页数】：64 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 非晶合金中的自由体积
1.3 非晶合金切削加工高频剪切现象成因研究现状
1.3.1 高频剪切现象的实验成果综述
1.3.2 高频剪切现象成因之一——绝热剪切
1.3.3 高频剪切现象成因之一——自由体积软化
1.4 基于分子动力学的非晶合金切削过程研究进展
1.5 目前研究存在的不足
1.6 本文的研究内容以及目的
第2章 切削参数和刀具几何参数对自由体积的影响
2.1 引言
2.2 分子动力学模拟简介
2.2.1 势函数的选取
2.2.2 系综与边界条件的选定
2.3 工件的制备
2.4 纳米切削模型的建立
2.5 自由体积的计算方法
2.6 正交试验的设计
2.6.1 正交表的选择
2.6.2 分区模型的建立
2.7 正交试验结果分析
2.7.1 剪切变形区内的结果分析
2.7.2 已加工表面区的结果分析
2.8 本章小结
第3章 切削过程中自由体积的演化过程
3.1 引言
3.2 剪切变形区试验方案设计
3.2.1 试验结果分析
3.2.2 验证试验
3.3 已加工表面区试验方案
3.3.1 分析模型
3.3.2 试验结果分析
3.4 本章小结
第4章 自由体积浓度分布情况
4.1 引言
4.2 模型的建立
4.2.1 网格划分命令
4.2.2 分区模型的建立
4.3 自由体积的算法
4.3.1 自由体积算法的提出
4.3.2 自由体积算法的验证
4.4 自由体积分布云图的生成
4.5 自由体积分布与背向力的关系
4.6 本章小结
第5章 自由体积对剪切带形成的影响分析
5.1 引言
5.2 实验设计
5.2.1 分析模型的建立
5.2.2 自由体积计算公式的选取
5.2.3 应力计算公式的选取
5.3 实验结果分析
5.4 剪切现象与实验现象的对应
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属玻璃的性质、制备及其在手表行业中的应用 [J]. 邬治平,傅伟猛,钟飞,杨丽. 科技与创新. 2018(23)
[2]块体金属玻璃基复合材料在拉伸荷载下的剪切带演化模拟 [J]. 刘杰,张娟,饶威. 四川理工学院学报(自然科学版). 2018(02)
[3]单斜氧化锆晶体压痕的分子动力学模拟研究 [J]. 贾武斐,林伟辉,刘二强,肖革胜,树学峰. 太原理工大学学报. 2017(06)
[4]Al0.75Co0.25非晶合金玻璃化转变的分子动力学模拟 [J]. 伏春平,夏继宏,程正富. 热加工工艺. 2017(02)
[5]CuZr非晶合金加工硬化现象的分子动力学研究 [J]. 韩欢欢,赵世金. 上海金属. 2016(03)
[6]刀具几何参数对金属钛纳米切削影响的分子动力学研究（英文） [J]. 朱瑛,张银成,郭建烨,齐顺河,向智. 机床与液压. 2015(24)
[7]纳米切削机理及其研究进展 [J]. 房丰洲,赖敏. 中国科学:技术科学. 2014(10)
[8]非晶合金塑性理论研究进展 [J]. 蒋敏强. 中国材料进展. 2014(05)
[9]非晶态物质的本质和特性 [J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[10]Cu64Zr36合金非晶剪切带形成的分子动力学模拟 [J]. 项新梅,李玉龙,潘志亮. 稀有金属材料与工程. 2012(08)
博士论文
[1]基于分子动力学的CuZr非晶合金成形与连接研究[D]. 朱逸颖.华中科技大学. 2016
硕士论文
[1]软化及剪胀效应对非晶合金纳米切削力学特性的影响研究[D]. 李同同.燕山大学. 2017
[2]刀具和切削参数对Ti6AI4V立铣加工影响的仿真研究[D]. 林琪.山东大学. 2012
本文编号：3552091
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3552091.html
