KDP晶体本构模型建立及超精密飞切加工过程的建模分析

发布时间：2023-04-27 05:16

　　磷酸二氢钾(KH₂PO₄,KDP)晶体具有优良的非线性光学特性,并且是唯一一种可在人工条件下生长到500mm以上的非线性光学晶体,因此在惯性约束核聚变的激光光路中具有不可替代的重要作用。为了获得满足高能激光光路使用要求的晶体元件,目前主要采用单点金刚石飞切技术对大口径KDP晶体元件的表面进行加工。但是,当前国内采用的KDP晶体飞切加工工艺具有加工效率较低、加工表面质量不稳定等缺点,仅凭现有的飞切加工水平还难以高效、稳定地获得满足指标要求的晶体元件。究其根本原因,是由于对KDP晶体基本力学性能及材料切削机理缺乏系统的研究,对于飞切加工中晶体表面形成过程及导致加工表面质量降低的原因缺乏深入的理解。因此,本课题将从KDP晶体基本力学性能出发,对其各向异性切削机理及表面形成过程等基本问题进行研究,并在此基础上提出工艺改进措施。本文的研究结果对于优化KDP晶体飞切加工工艺、提高晶体加工表面质量和加工效率具有重要的意义。针对KDP晶体的力学特性,本文提出一种更适合用于描述其应力-应变关系的本构模型。该模型采用各向异性弹性模型描述其弹性阶段的应力-应变关系...

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 KDP晶体力学性能及本构模型研究现状
        1.2.2 KDP晶体飞切过程切削机理及表面形成研究现状
        1.2.3 切削过程有限元仿真技术研究现状
        1.2.4 KDP晶体表面缺陷研究现状
        1.2.5 国内外研究现状简析
    1.3 本课题的主要研究内容
第2章 KDP晶体本构模型建立及力学参数辨识
    2.1 引言
    2.2 KDP晶体本构模型建立
        2.2.1 KDP晶体力学特性
        2.2.2 KDP晶体力学本构关系
        2.2.3 KDP晶体本构模型有限元实现
        2.2.4 本构模型计算结果准确性验证
    2.3 KDP晶体力学性能参数辨识
        2.3.1 KDP晶体各向异性弹性常数确定
        2.3.2 KDP晶体不同晶面塑性参数辨识
        2.3.3 KDP晶体不同晶向断裂参数辨识
    2.4 本章小结
第3章 KDP晶体脆塑转变各向异性性能研究
    3.1 引言
    3.2 KDP晶体脆塑转变各向异性仿真研究
        3.2.1 KDP晶体脆塑转变深度有限元仿真模型
        3.2.2 脆塑转变深度仿真结果
    3.3 KDP晶体脆塑转变各向异性实验研究
        3.3.1 KDP晶体脆塑转变深度测量方法
        3.3.2 脆塑转变深度测量结果
    3.4 圆弧刃刀具切削KDP晶体的无损表面形成条件
    3.5 切削仿真及理论模型计算结果的实验验证
        3.5.1 脆塑转变深度仿真结果验证
        3.5.2 无损表面形成条件理论模型验证
    3.6 本章小结
第4章 KDP晶体切削力各向异性研究
    4.1 引言
    4.2 KDP晶体切削力各向异性仿真研究
        4.2.1 KDP晶体切削力有限元仿真模型
        4.2.2 KDP晶体切削力仿真结果
    4.3 圆弧刃刀具切削KDP晶体理论模型建立
    4.4 KDP晶体切削力各向异性实验研究
        4.4.1 切削力测量实验装置
        4.4.2 切削力测量结果
    4.5 切削力仿真及理论计算结果的实验验证
        4.5.1 切削力仿真结果验证
        4.5.2 切削力理论模型计算结果验证
    4.6 本章小结
第5章 KDP晶体飞切加工表面缺陷成因分析及抑制方法研究
    引言
    5.1 KDP晶体飞切加工表面缺陷形貌特征及成因分析
        5.1.1 KDP晶体飞切加工表面缺陷形貌特征
        5.1.2 KDP晶体飞切加工表面缺陷成因分析
        5.1.3 KDP晶体飞切加工表面缺陷成因验证
    5.2 KDP晶体飞切加工表面缺陷抑制方法研究
        5.2.1 切削参数对晶体表面缺陷影响实验研究
        5.2.2 刀具结构优化及其对晶体表面缺陷的影响
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历



本文编号：3802943