微晶玻璃磨削表面的残余应力研究

发布时间：2017-10-15 13:19

  本文关键词：微晶玻璃磨削表面的残余应力研究

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【摘要】：微晶玻璃又称玻璃陶瓷,具有良好的机械性能和化学稳定性,在诸多光学系统中应用广泛。作为脆性材料,常采用磨削工艺以去除多余材料成型,在此过程中必然在元件表面产生缺陷,使元件产生不该有的残余应力,此残余应力将直接影响元件的强度和尺寸稳定性(包括光学元件的表面面形质量),从而影响系统的性能和寿命使用安全性,因此,研究微晶玻璃磨削过程中所产生的残余应力是很有必要的。本文针对工艺参数对工件磨削残余应力的影响,采用理论研究、有限元模拟和实验分析相结合,具体研究内容如下:1、基于压痕断裂力学理论,分析了磨削过程中材料去除机理;并从压痕模型中提出残余应力的分布猜想。最后通过理论分析出热冲击对残余应力的产生基本没有影响。2、根据磨削力的理论计算公式,得到工艺参数与磨削力之间的关系。进行磨削过程有限元模拟,计算出不同磨削载荷条件下所产生的残余应力,最后分析出各工艺参数对残余应力的影响。3、以ZERODUR○R微晶玻璃为研究对象,采用电镀金刚石磨头进行磨削实验,实验中考虑四种工艺参数对残余应力的影响。实验结果表明:磨削深度越浅、工件进给速度越慢、砂轮转速越快所产生的残余应力越小,这与模拟结果基本一致;对于磨粒粒度,其尺寸越小,所产生的残余应力也越小。这为微晶玻璃磨削的实际工艺参数选择提供参考依据。
【关键词】：微晶玻璃 残余应力 有限元分析
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ171.733;TG580.6
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的来源8
• 1.2 课题的背景及意义8-11
• 1.3 国内外研究现状11-15
• 1.3.1 国外研究现状11-12
• 1.3.2 国内研究现状12-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 第二章 残余应力机理16-22
• 2.1 残余应力分类16-17
• 2.2 磨削残余应力产生原因17-18
• 2.3 残余应力测试方法18-20
• 2.4 残余应力的影响20-21
• 2.4.1 残余应力对断裂强度的影响20
• 2.4.2 残余应力对疲劳强度的影响20-21
• 2.4.3 残余应力对工件尺寸稳定性的影响21
• 2.5 残余应力的消除方法21
• 2.6 本章小结21-22
• 第三章 微晶玻璃材料去除机理及残余应力场分析22-33
• 3.1 微晶玻璃材料去除机理22-25
• 3.1.1 静态印压原理22-23
• 3.1.2 弹塑性/脆性去除机理23-24
• 3.1.3 磨削动态过程模型24-25
• 3.2 磨削残余应力场分析25-32
• 3.2.1 残余应力场产生原因27-28
• 3.2.2 残余应力场分布状态28-30
• 3.2.3 裂纹尖端应力场强度30
• 3.2.4 塑性区尺寸估计30-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 微晶玻璃磨削表面残余应力有限元分析33-42
• 4.1 磨削力模型33-35
• 4.2 有限元分析35-41
• 4.2.1 模型的建立35-36
• 4.2.2 载荷的加载36-37
• 4.2.3 应力分析的实现37-38
• 4.2.4 残余应力结果分析38-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第五章 微晶玻璃磨削表面残余应力实验研究42-58
• 5.1 工件残余应力测量原理42-43
• 5.2 实验材料及器件43-44
• 5.3 实验流程44-48
• 5.3.1 工件初始面形测量44-45
• 5.3.2 工件磨削45-47
• 5.3.3 工件磨削后面形测量47-48
• 5.4 实验及其结果48-57
• 5.4.1 磨削深度实验48-50
• 5.4.2 工件进给速度实验50-52
• 5.4.3 磨具转速实验52-54
• 5.4.4 磨粒粒度实验54-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 总结和展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文64
• 参加学术会议64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

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本文编号：1037344