基于综合应力场的熔石英磁流变抛光去除模型优化及应用研究

发布时间：2022-08-12 08:53

　　随着众多科技强国相继开展激光核聚变、激光武器等强激光装置的建设,现代光学系统对光学元件的口径、数量、质量提出了越来越高的要求。不仅要在短时间内完成大口径光学元件的加工,还需其具有较高的表面质量,这对传统光学加工领域来说是一大挑战。磁流变抛光是一项先进的柔性切应力抛光技术,具有不引入新的表面或亚表面缺陷、抛光过程中去除函数稳定,可实现微区定量修整、加工自由曲面等独特优势被广泛应用于超精密光学系统中光学元件的加工。而熔石英因其具有较高的激光损伤阈值,良好的透光性以及耐高温等优良特性成为了强光光学系统中必不可少的高能光学元件。面向更多数量、更大口径熔石英光学元件的超精密制造需求,针对当前磁流变抛光去除函数力场不完整,去除效率和表面质量优化缺乏理论指导等问题,开展基于综合应力场的熔石英磁流变抛光去除模型优化及应用研究工作,具体内容分为以下几点:（1）抛光区应力场分布研究。根据磁流变抛光液特性,对磁流变抛光过程进行合理简化,构筑描述抛光区应力场分布的数学模型并利用数值迭代方法求解该方程,完成对抛光区应力场分布的解析。（2）磁流变抛光去除函数模型优化及去除效率预测研究。对已有的磁流变抛光材料去除函... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源及研究背景
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景
    1.2 磁流变抛光技术
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 磁流变抛光去除机理研究现状
        1.3.2 磁流变抛光去除函数模型研究现状
    1.4 本文研究目的
    1.5 本文研究思路及主要研究内容
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 主要研究内容及章节安排
第二章 磁流变抛光应力场分布研究
    2.1 Bingham流体特性
    2.2 二维雷诺方程推导
    2.3 确定求解边界
        2.3.1 抛光斑尺度与浸入深度关系研究
        2.3.2 抛光斑尺度与抛光轮转速关系研究
        2.3.3 抛光斑尺度与抛光液粘度关系研究
    2.4 抛光区域轮廓计算
    2.5 雷诺方程求解关键参数定义
    2.6 有限差分法简化雷诺方程
    2.7 仿真结果
        2.7.1 压应力场仿真结果
        2.7.2 剪应力场仿真结果
    2.8 本章小结
第三章 磁流变抛光去除函数模型优化及验证
    3.1 去除函数模型优化
        3.1.1 去除函数模型构建
        3.1.2 体去除效率计算
    3.2 磁流变抛光熔石英去除效率实验设计
        3.2.1 实验条件
        3.2.2 实验参数
    3.3 工艺参数对去除效率影响规律研究
        3.3.1 浸入深度对去除效率影响规律研究
        3.3.2 抛光轮转速对去除效率影响规律研究
        3.3.3 抛光液粘度对去除效率影响规律研究
    3.4 去除效率仿真预测与验证
        3.4.1 峰去除效率仿真预测与验证
        3.4.2 体去除效率仿真预测与验证
    3.5 本章小结
第四章 磁流变抛光熔石英表面粗糙度预测方法研究
    4.1 磁流变抛光熔石英粗糙度实验设计
        4.1.1 实验条件
        4.1.2 实验参数
    4.2 抛光区压应力、剪应力变化趋势研究
    4.3 工艺参数对粗糙度影响规律研究
        4.3.1 浸入深度对粗糙度影响规律研究
        4.3.2 抛光轮转速对粗糙度影响规律研究
        4.3.3 抛光液粘度对粗糙度影响规律研究
    4.4 工件抛后粗糙度预测机制研究
        4.4.1 浸入深度下粗糙度预测机制研究
        4.4.2 抛光轮转速下粗糙度预测机制研究
        4.4.3 抛光液粘度下粗糙度预测机制研究
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 本文创新点与进步点
    5.3 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间获得的研究成果
附录B 攻读硕士学位期间参加的学术活动



本文编号：3675579