脆性材料高压水射流无损钻孔的机理研究

发布时间：2017-09-05 02:04

  本文关键词：脆性材料高压水射流无损钻孔的机理研究

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【摘要】：高压磨料水射流能高效、快速切割脆性材料,被广泛应用于工业领域。然而,由于脆性材料的特殊力学性能,用高压磨料水射流对脆性材料进行钻孔时,脆性材料极易在钻孔初始瞬间及钻孔过程中发生脆性破裂。目前对脆性材料在高压磨料水射流钻孔过程中经常出现脆性破裂问题的根本原因尚不清晰。这一问题的存在大大限制了高压磨料水射流在脆性材料切割中的应用。因此,研究脆性材料在高压磨料水射流钻孔过程中发生脆性破裂的机理具有重要的学术意义和应用价值。本文在前人大量研究的基础上,对高压磨料水射流在脆性材料钻孔过程中出现的脆性破裂问题进行了深入理论研究,通过分析高压磨料水射流的工作原理和观察本课题组前期所做的大量实验,得出钻孔初始瞬间及钻孔过程中水和磨料分别对脆性材料的作用机理。为进一步探索脆性材料高压磨料水射流钻孔过程中发生脆性破裂的机理,本文首先利用有限元分析软件对脆性材料高压水射流钻孔过程进行了三维仿真研究,从仿真的角度得出了脆性材料的破裂主要是由于材料中最大拉应力超过其本身极限强度所致。在此基础上,以玻璃作为典型脆性材料设计了一系列的实验,在高压磨料水射流切割机上对玻璃进行钻孔实验,并对实验结果进行了分析。分析结果为脆性材料高压磨料水射流钻孔破裂机理的进一步研究奠定了基础。
【关键词】：高压磨料水射流 脆性材料 钻孔 最大拉应力 有限元
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG664
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 高压磨料水射流加工技术概述7-11
• 1.1.1 磨料水射流加工技术分类7-8
• 1.1.2 磨料水射流加工系统8-9
• 1.1.3 磨料水射流对脆性材料的加工机理9-10
• 1.1.4 磨料水射流加工理论研究现状10-11
• 1.2 脆性材料加工技术概述11-13
• 1.2.1 脆性材料概述11
• 1.2.2 脆性材料加工技术研究现状11-13
• 1.3 脆性材料破坏理论研究13-15
• 1.4 论文的主要工作内容15-17
• 1.4.1 水射流脆性材料钻孔研究中存在的问题15
• 1.4.2 本论文的主要研究内容15-17
• 2 脆性材料水射流钻孔理论分析17-23
• 2.1 概述17-18
• 2.2 高压磨料水射流工作原理分析18-20
• 2.3 钻孔过程理论分析20-22
• 2.3.1 钻孔初始阶段分析20-21
• 2.3.2 第二阶段钻孔21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 脆性材料钻孔过程数值模拟23-40
• 3.1 脆性材料力学性能23
• 3.2 水射流冲击材料过程的力学分析23-24
• 3.3 玻璃水射流钻孔数值模拟24-38
• 3.3.1 参数的确定24-26
• 3.3.2 玻璃受冲击荷载作用的模拟26-35
• 3.3.3 玻璃受滞止压力作用的模拟35-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 脆性材料高压水射流无损钻孔的实验研究40-50
• 4.1 实验验证40-41
• 4.1.1 实验影响因素的确定40
• 4.1.2 实验过程40-41
• 4.2 实验结果分析41-48
• 4.2.1 材料厚度及射流压力的影响分析44-46
• 4.2.2 磨料延时对钻孔的影响46-47
• 4.2.3 钻孔端面破坏分析47-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 结论与展望50-52
• 5.1 本文主要结论50-51
• 5.2 前景展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-58
• 附录58
• A. 攻读硕士学位期间发表的论文58
• B. 作者在攻读硕士学位期间的科研情况58

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本文编号：795163