發(fā)布時間：2020-04-08 01:51

【摘要】：工程陶瓷材料以其高強度、高硬度、耐磨、耐高溫、耐化學腐蝕以及與鋼材料相比的低密度和增韌改性等優(yōu)良性能,在航空、航天、軍事、汽車、運輸、民用甚至電子產(chǎn)品等重要領域得到廣泛的應用。目前,工程陶瓷材料主要是采用超硬精細磨料來對其進行精密的磨削加工。由于其硬脆特性,磨削加工時易產(chǎn)生裂紋、凹坑和損傷層等加工表面/亞表面損傷,造成零部件使用性能和使用壽命的下降。因此,本文以氧化鋯陶瓷為研究對象,開展氧化鋯陶瓷動態(tài)力學性能研究。結合氧化鋯陶瓷動態(tài)力學性能,綜合考慮力熱耦合效應進行磨削仿真,分析力熱耦合作用對磨削損傷的影響以及工藝參數(shù)對磨削損傷的影響規(guī)律。通過實驗驗證仿真結果,并研究氧化鋯陶瓷精密磨削去除機理和損傷機理,為提高磨削加工質(zhì)量提供指導。本文具體研究工作內(nèi)容包括:首先,基于SHPB原理和脆性材料特性改進實驗裝置,開展氧化鋯陶瓷動態(tài)力學性能研究,分析一維沖擊載荷下氧化鋯陶瓷的力學性能�；趽p傷力學基本理論并結合彈脆性損傷模型對損傷變量進行定義,建立一維沖擊載荷下氧化鋯陶瓷彈脆性損傷本構模型,并根據(jù)SHPB實驗結果確定彈脆性損傷本構關系。其次,基于砂輪表面形貌檢測,采用與實際磨粒相似的截角八面體來模擬磨粒的形狀,建立磨粒位置與姿態(tài)都隨機分布的局部砂輪仿真模型。結合氧化鋯陶瓷的動態(tài)力學性能和真實應力應變曲線,自定義工件材料本構模型。綜合考慮磨削加工中的力熱耦合效應進行仿真,模擬力熱耦合作用下氧化鋯陶瓷精密磨削過程,研究工藝參數(shù)對磨削損傷的影響規(guī)律。通過對比單一力作用下的損傷深度和力熱耦合作用下的損傷深度,探討力和溫度的耦合效應對磨削損傷的影響。最后,開展平面磨削實驗和損傷檢測實驗,對磨削力、磨削溫度、工件表面形貌和工件亞表面損傷深度進行檢測和分析,并把實驗結果與仿真結果進行對比,驗證仿真的正確性�；诠ぜ砻嫘蚊埠凸ぜ䜩啽砻鎿p傷檢測,分析氧化鋯陶瓷材料的去除機理和損傷機理。
【圖文】：

圖 1.1 陶瓷材料在機械、航空航天等領域中的運用Fig. 1.1 The use of ceramic materials in different fields國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基于本文研究背景及意義，主要從脆性材料 SHPB 技術、損傷本構關面形貌建模、磨削仿真等方面涉及到的問題背景及研究技術進行研究。 脆性材料 SHPB 技術分離式霍普金森壓桿（Split-Hopkinson Pressure Bar—SHPB）對材料學性能測試，可有效避免沖擊載荷作用下直接測量時存在的困難和結4]。SHPB 實驗技術可以獲得材料高應變率應力應變曲線，能夠在 102內(nèi)進行測量，已經(jīng)廣泛應用于材料的動態(tài)力學響應測試[5]。然而由于度、強度都較大，，斷裂破壞應變一般僅有千分之幾，即破壞應變小、為了獲取有效、精確的實驗數(shù)據(jù)，SHPB 實驗裝置應用脆性材料動態(tài)試時存在一些問題。近年來，主要針對以下幾種情況進行研究：（1）

沖擊載荷下氧化鋯陶瓷本構耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等優(yōu)良性能，件環(huán)境中具有極強的使用價值，并在機。常壓下氧化鋯以單斜晶系、四方晶系制備的氧化鋯為單斜晶系。由于 ZrO2晶成裂紋，所以單純的氧化鋯陶瓷不容易定劑量，能夠得到部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷瓷三種類型的氧化鋯陶瓷。本實驗使用光而成的，如圖 2.1 所示。它是由深圳陶瓷，屬于四方氧化鋯多晶體陶瓷，是其中氧化鋯的含量為 94.8%，晶粒尺寸
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG580.6

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 果春煥;周培俊;陸子川;常云鵬;鄒廣平;姜風春;;波形整形技術在Hopkinson桿實驗中的應用[J];爆炸與沖擊;2015年06期

2 董春亮;趙光明;;基于能量耗散和聲發(fā)射的巖石損傷本構模型[J];地下空間與工程學報;2015年05期

3 蔡燦;伍開松;袁曉紅;程少杰;;中低應變率下的巖石損傷本構模型研究[J];巖土力學;2015年03期

4 段念;王文珊;于怡青;黃輝;徐西鵬;;基于FEM與SPH耦合算法的單顆磨粒切削玻璃的動態(tài)過程仿真[J];中國機械工程;2013年20期

5 段士偉;李永池;李平;;陶瓷材料SHPB實驗的改進墊塊法[J];實驗力學;2013年05期

6 平琦;馬芹永;袁璞;;SHPB試驗巖石試件應力平衡時間預估分析[J];振動與沖擊;2013年12期

7 劉月明;鞏亞東;曹振軒;;基于數(shù)值建模的砂輪形貌仿真與測量[J];機械工程學報;2012年23期

8 宿崇;施志輝;劉元偉;;陶瓷CBN砂輪地貌建模與磨削仿真[J];中國機械工程;2012年14期

9 言蘭;姜峰;融亦鳴;;基于數(shù)值仿真技術的單顆磨粒切削機理[J];機械工程學報;2012年11期

10 呂長飛;李郝林;;外圓磨削砂輪形貌仿真與工件表面粗糙度預測[J];中國機械工程;2012年06期

相關會議論文 前1條

1 姜錫權;胡時勝;;霍普金森桿實驗技術發(fā)展綜述[A];Hopkinson桿實驗技術研討會會議論文集[C];2007年

相關博士學位論文 前5條

1 劉偉;基于單顆磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真與實驗研究[D];湖南大學;2014年

2 朱大虎;難加工材料高速外圓磨削機理及其表面完整性研究[D];東華大學;2011年

3 言蘭;基于單顆磨粒切削的淬硬模具鋼磨削機理研究[D];湖南大學;2010年

4 鮑雨梅;一種陶瓷材料表面/亞表面損傷表征方法及其在磨削損傷檢測中的應用[D];浙江工業(yè)大學;2009年

5 宿崇;虛擬磨削關鍵理論及其技術的研究[D];東北大學;2009年

相關碩士學位論文 前5條

1 白曉瑋;混凝土損傷本構關系的研究與應用[D];鄭州大學;2017年

2 王常楚;脆性材料磨削材料去除及亞表面損傷的理論與仿真研究[D];湖南大學;2016年

3 劉申張;蘭尖鐵礦輝長巖SHPB試驗及數(shù)值模擬研究[D];昆明理工大學;2015年

4 趙小雨;金剛石砂輪三維形貌建模及磨削工程陶瓷的數(shù)值仿真與實驗研究[D];湖南科技大學;2015年

5 趙習金;分離式霍普金森壓桿實驗技術的改進和應用[D];中國人民解放軍國防科學技術大學;2003年

本文編號：2618712