磨料流研抛微小孔壁面磨损机理离散元数值分析

发布时间：2021-10-15 22:37

　　微小孔类零件在航空航天、医疗设备、汽车制造、模具制造等领域具有广泛的应用。但由于微小孔零件孔径过小,传统的抛光技术很难对其内表面进行有效的抛光,磨料流研抛技术由于其良好的流动性和一致性可用于对微小孔零件内表面的光整加工。因此,研究磨料流研抛技术对微小孔类零件性能的提升有着极其重要的工程应用价值及学术意义。本文基于离散元的方法对磨料流研抛微小孔进行了数值分析并进行相关试验研究。通过分析磨粒运动和分布特性,探究磨粒对壁面的磨损作用,从不同入口速度、磨料浓度和不同磨粒粒径对固液两相进行CFD-DEM数值分析,获得流体动压、湍流动能、速度和磨粒速度、动能、总能等参数的分布和变化规律,探讨流体和磨粒对壁面磨损效果的影响,揭示流体和磨粒之间的相互作用规律,阐明磨料流研抛微小孔壁面磨损机理。通过磨料流研抛微小孔正交试验研究,得到抛光前后工件表面粗糙度和表面形貌,试验结果表明,小孔原始表面粗糙度Ra值由1.044μm经磨料流抛光后表面粗糙度Ra值可降低至0.196μm,通过极差分析和方差分析获得磨料流研抛微小孔最佳工艺组合,确定了加工参数的对抛光效果影响的显著性,通过观察微小孔表面微观形貌分析壁面磨损... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 磨料流研抛技术概述
    1.3 磨料流研抛技术国内外研究现状
        1.3.1 磨料流研抛技术国外研究现状
        1.3.2 磨料流研抛技术国内研究现状
    1.4 离散元技术国内外研究现状
        1.4.1 离散元技术国外研究现状
        1.4.2 离散元技术国内研究现状
    1.5 课题来源和主要研究内容
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 主要研究内容
    1.6 本章小结
第二章 磨料流技术理论分析及离散元理论
    2.1 流体运动的描述方法
        2.1.1 拉格朗日描述法
        2.1.2 欧拉描述法
    2.2 流体运动的基本方程
        2.2.1 连续性方程
        2.2.2 动量方程
        2.2.3 能量方程
    2.3 固相磨粒在液相中受力分析
    2.4 离散元素法的基本原理和力学模型
        2.4.1 离散元法的基本原理
        2.4.2 颗粒模型
        2.4.3 颗粒接触模型
        2.4.4 颗粒碰撞模型
    2.5 本章小结
第三章 磨料流研抛微小孔壁面磨损机理理论分析
    3.1 磨粒磨损
        3.1.1 磨料流研抛壁面磨粒磨损机理
        3.1.2 影响磨粒磨损的因素
    3.2 冲蚀磨损机理
    3.3 磨料流去毛刺倒圆角机理
        3.3.1 磨料流研抛微小孔孔口倒圆角机理
        3.3.2 磨料流研抛微小孔去毛刺机理
    3.4 本章小结
第四章 磨料流研抛微小孔壁面磨损机理离散元数值分析
    4.1 CFD-DEM耦合原理
    4.2 仿真模型的建立与网格划分
    4.3 边界条件和初始条件
    4.4 磨料流研抛微小孔壁面磨损机理离散元数值分析
        4.4.1 磨粒运动分析与壁面磨损机理
        4.4.2 入口速度对磨料流研抛微小孔壁面磨损的影响
        4.4.3 磨料浓度对磨料流研抛微小孔壁面磨损的影响
        4.4.4 磨粒粒径对磨料流研抛微小孔壁面磨损的影响
        4.4.5 不同孔径对磨料流研抛微小孔壁面磨损的影响
    4.5 本章小结
第五章 磨料流研抛微小孔试验研究
    5.1 试验方案设计与试验加工参数的选取
        5.1.1 实验方案步骤
        5.1.2 试验工件的选取
        5.1.3 试验参数选取
        5.1.4 抛光液的配置
    5.2 磨料流研抛微小孔试验结果分析
        5.2.1 微小孔内表面光栅检测
        5.2.2 微小孔表面形貌检测及壁面磨损机理分析
        5.2.3 微小孔表面粗糙度检测
        5.2.4 正交试验极差与方差分析
        5.2.5 正交试验回归分析
    5.3 不同孔径的微小孔抛光试验研究
    5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]微小孔电火花-电解复合加工基础研究[J]. 张彦,朱荻,徐正扬.  机械工程学报. 2018(01)
[2]AISI 4340钢干滑动摩擦磨损特性研究[J]. 马红帅,梁国星,吕明,黄永贵,韩阳.  摩擦学学报. 2018(01)
[3]CFD-DEM模拟颗粒形状对流化床二元颗粒混合特性的影响[J]. 王力军,韦光超,段叔平,徐凌锋.  过程工程学报. 2017(04)
[4]固液两相磨粒流研抛工艺优化及质量影响[J]. 李俊烨,胡敬磊,董坤,王震,周立宾,张心明.  光学精密工程. 2017(06)
[5]基于DEM的流化床气固两相流瞬态数值模拟与验证[J]. 施卫东,张铃杰,周岭,陆伟刚.  排灌机械工程学报. 2017(05)
[6]金属增材制造格栅零件磨粒流抛光[J]. 高航,李世宠,付有志,魏海波,彭灿,王宣平.  航空学报. 2017(10)
[7]三相旋流抛光磨粒运动的测量与微气泡补偿[J]. 计时鸣,余昌利,赵军.  光学精密工程. 2017(04)
[8]介观尺度下磨料浓度对磨粒流加工质量的影响[J]. 李俊烨,乔泽民,杨兆军,张心明.  吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[9]基于超声波激振强化的软性磨粒流光整加工模拟与试验研究[J]. 计时鸣,李军,谭大鹏.  机械工程学报. 2016(21)
[10]基于离散元方法的颗粒材料缓冲性能及影响因素分析[J]. 季顺迎,樊利芳,梁绍敏.  物理学报. 2016(10)

博士论文
[1]软性磨粒流近壁区域微切削机理及其控制方法研究[D]. 李琛.浙江工业大学 2012
[2]磨料流加工技术的理论分析和实验研究[D]. 宋桂珍.太原理工大学 2010
[3]深微孔电火花加工关键技术研究[D]. 郑新毅.大连理工大学 2010

硕士论文
[1]微小孔磨粒流抛光机理及实验研究[D]. 郭成宇.吉林大学 2016
[2]固—液两相磨粒流中对于颗粒碰撞结构化表面的研究[D]. 王嘉琦.浙江工业大学 2012
[3]液—粒两相强制环流内孔表面光整加工装置设计与实验研究[D]. 倪有强.太原理工大学 2010



本文编号：3438741