蓝宝石单晶精密磨削表面形貌的分形行为研究

发布时间：2018-11-14 18:08

【摘要】：如何合理有效地评价光学晶体微结构表面质量,是目前光学元件精密制造与应用领域面临的重要问题。基于分形理论,采用三维和二维盒计数方法对蓝宝石单晶磨削表面形貌进行了分析,结果表明磨削表面的三维分形维数Ds与表面粗糙度呈反比关系,而且三维分形维数越高表面纹理越精细,三维分形维数越低表面缺陷越多。磨削表面截面轮廓的二维分形维数DL分布规律可以反映材料去除方式的变化。当二维分形维数DL沿磨削方向呈强对称分布时,该磨削表面为延性域去除;若呈弱对称性或不规则分布,则该磨削表面为脆性域去除。研究证实了分形方法不仅可用于综合表征蓝宝石磨削表面形貌,还可用于揭示蓝宝石磨削表面的材料去除机理。
[Abstract]:How to evaluate the surface quality of optical crystal microstructures reasonably and effectively is an important problem in the field of precision manufacturing and application of optical elements. Based on fractal theory, the surface morphology of sapphire single crystal grinding is analyzed by using three-dimensional and two-dimensional box counting methods. The results show that the 3D fractal dimension Ds of the grinding surface is inversely proportional to the surface roughness. The higher the 3D fractal dimension is, the more fine the surface texture is, and the lower the 3D fractal dimension is, the more surface defects are. The two-dimensional fractal dimension DL distribution law of grinding surface cross-section profile can reflect the change of material removal mode. When the two-dimensional fractal dimension (DL) is distributed symmetrically along the grinding direction, the grinding surface is ductile domain removed, and if it is weakly symmetric or irregular, the grinding surface is brittleness domain removed. It is proved that fractal method can be used not only to characterize the surface morphology of sapphire grinding, but also to reveal the material removal mechanism of sapphire grinding surface.
【作者单位】： 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室;秋田县立大学系统科学技术学部;
【基金】：国家自然科学基金(51205024) 国家重点基础研究发展计划(973计划,2015CB05990)资助项目
【分类号】：TG58

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 魏龙;刘其和;张鹏高;;基于分形理论的滑动摩擦表面接触力学模型[J];机械工程学报;2012年17期

2 杨红平;傅卫平;王雯;杨世强;李鹏阳;王伟;;基于分形几何与接触力学理论的结合面法向接触刚度计算模型[J];机械工程学报;2013年01期

3 ;Running-in Test and Fractal Methodology for Worn Surface Topography Characterization[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2010年05期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 张彦斌;林滨;梁小虎;亓振良;;基于分形理论表征工程陶瓷磨削表面[J];硅酸盐学报;2013年11期

2 李巍;李凌晏;;基于分形理论的沥青加铺层不同层间接触状态力学响应分析[J];甘肃科技;2014年23期

3 姜东;吴邵庆;史勤丰;费庆国;;基于薄层单元的螺栓连接结构接触面不确定性参数识别[J];工程力学;2015年04期

4 陈书赢;王海斗;徐滨士;康嘉杰;;基于分形理论的涂层质量评价指标表征现状研究[J];稀有金属材料与工程;2015年04期

5 章伊华;林丹益;YANG Guo-yu;;基于接触理论的螺栓联接接触面力学特性研究[J];兵工学报;2015年05期

6 金向朝;黄松波;谢志杨;邹明翰;舒乃秋;;考虑粗糙表面接触的气体绝缘开关设备接头接触电阻数值计算与影响因素分析[J];电网技术;2015年06期

7 党会鸿;孙清超;马跃;黄信;;考虑临界变形量变化的结合面法向接触刚度计算模型[J];大连理工大学学报;2015年04期

8 王璐;王正;宋希庚;王魁;赵子豪;;基于分形理论的复杂应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹行为研究[J];机械工程学报;2011年14期

9 周超;高诚辉;;基于离散傅里叶变换的分形粗糙表面轮廓合成与研究[J];机械工程学报;2011年17期

10 李兵;刘q;王静;胡兆稳;王伟;刘小君;;线接触滑——滚条件下微凹坑表面摩擦特性[J];机械工程学报;2011年21期

相关博士学位论文 前7条

1 姬翠翠;基于混沌与分形理论的缸套—活塞环磨损过程动力学行为研究[D];中国矿业大学;2012年

2 裘徔;零件表面混合维建模理论、方法及其在产品装配质量预测中的应用[D];浙江大学;2012年

3 李天箭;超精密机床多尺度集成设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 侯国安;流体静压支承对超精密金刚石车床动态特性影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 沈岩;高强化柴油机缸套—活塞环摩擦状态转化机制研究[D];大连海事大学;2014年

6 赵新光;风力机叶片疲劳裂纹特征提取方法研究[D];沈阳工业大学;2013年

7 侯睿;电驱动机械式自动变速系统关键问题研究[D];北京理工大学;2015年

相关硕士学位论文 前8条

1 宋金炎;基于小波包理论的船用滑动轴承的摩擦振动分析[D];大连海事大学;2013年

2 郑佳宝;轮对过盈配合面应力应变状态的研究[D];武汉理工大学;2013年

3 吴丁贵;基于分形几何理论表面粗糙度测量系统的研究[D];厦门大学;2014年

4 苗情;单层钎焊多晶CBN砂轮自锐行为研究[D];南京航空航天大学;2014年

5 侯岩;旋转超声振动磨削工具系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2014年

6 张彦斌;先进陶瓷磨削表面损伤特征及表面功能评定方法研究[D];天津大学;2014年

7 卢春妍;试验机电动力夹持技术研究与夹持装置开发[D];吉林大学;2015年

8 杨晓艳;基于分形理论的受流器/第三轨动态接触特性研究[D];北京交通大学;2015年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 魏龙;顾伯勤;冯秀;冯飞;;机械密封摩擦副端面接触分形模型[J];化工学报;2009年10期

2 陈国安,葛世荣;基于分形理论的磨合磨损预测模型[J];机械工程学报;2000年02期

3 朱华;李刚;唐玮;;分形表征机加工表面有效性的方均根测度方法[J];机械工程学报;2006年09期

4 赵永武;吕彦明;蒋建忠;;新的粗糙表面弹塑性接触模型[J];机械工程学报;2007年03期

5 魏龙;顾伯勤;冯飞;冯秀;孙见君;;粗糙表面接触模型的研究进展[J];润滑与密封;2009年07期

6 董霖,张永相;M-B弹塑性接触模型的修正[J];四川工业学院学报;2001年02期

7 朱育权,马保吉,姜凌彦;粗糙表面接触的弹性、弹塑性、塑性分形模型[J];西安工业学院学报;2001年02期

8 尤晋闽;陈天宁;;结合面法向动态参数的分形模型[J];西安交通大学学报;2009年09期

9 ;An Elastic-plastic Adhesion Model for Contacting Fractal Rough Surface and Perfectly Wetted Plane with Meniscus[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2009年01期

10 ;Leakage Prediction Method for Contacting Mechanical Seals with Parallel Faces[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2010年01期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 席宏卓;磨削表面烧伤的研究[J];华中工学院学报;1979年03期

2 华中工学院机制教研室磨削科研组;磨削表面烧伤问题的试验研究[J];人造金刚石与砂轮;1979年04期

3 丁瑞莲;磨削表面质量[J];磨料磨具与磨削;1983年06期

4 王孝存;李维涛;;磨削表面缺陷的消除[J];机械工人(冷加工);1984年12期

5 时修荣;黄仁;;磨削表面层烧伤在线监控可行性研究[J];南京工学院学报;1986年03期

6 丁瑞莲;磨削表面质量的测定方法[J];磨料磨具与磨削;1987年02期

7 浦学锋;磨削表面质量的微磁测定法[J];航空工艺技术;1992年06期

8 陈秉均，，杨南祥;试用液氮冷却改善磨削表面质量之探讨[J];机械;1994年04期

9 喻志清,戴泽西,陈志祥;磨削表面分形行为研究[J];华中理工大学学报;1998年03期

10 彭小梅;关于提高磨削表面质量的探讨[J];新余高专学报;1999年02期

相关博士学位论文 前1条

1 田应仲;曲轴非圆磨削表面几何形状误差及其在线测量方法的研究[D];上海大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 孔年香;磨削表面纹理特征对摩擦磨损特性和动压油膜的影响[D];东北大学;2011年

2 朱双霞;磨削表面纹理表征及其摩擦特性研究[D];南昌大学;2007年

3 刘昌付;高速点磨削表面完整性影响因素与控制方法研究[D];东北大学;2010年

4 韩雷;陶瓷磨削表面加工损伤检测与实验研究[D];天津大学;2007年

5 黄新雁;磨削表面的预测及其评价[D];天津大学;2007年

6 张修铭;磨削表面微结构损伤及其对零件摩擦学特性的影响研究[D];东北大学;2012年

7 吴涛;蓝宝石单晶ELID磨削表面质量研究[D];燕山大学;2006年

8 刘伟香;纳米结构WC/12Co涂层材料磨削表面残余应力的实验研究[D];湖南大学;2005年

9 朱洪涛;陶瓷磨削表面力学损伤评价及裂纹损伤可控磨削研究[D];天津大学;2004年

10 郭然;有序排布磨料磨削表面的仿真研究[D];华侨大学;2005年

本文编号：2331907