本文關(guān)鍵詞：鈦合金人工關(guān)節(jié)復(fù)雜曲面磨粒流加工數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人工關(guān)節(jié)表面的光滑度對其功能和使用壽命有著至關(guān)重要的影響,鈦合金以其高強(qiáng)度低模量的特性在人工關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)中被廣泛采用,但鈦合金人工關(guān)節(jié)表面多為曲面,目前人工關(guān)節(jié)拋光主要由手工操作,拋光質(zhì)量難以穩(wěn)定。磨粒流精密加工是利用處于湍流流態(tài)的磨粒流對工件表面進(jìn)行加工的一種方法,具有極強(qiáng)的性狀適應(yīng)性,能夠?qū)?fù)雜曲面形成有效的精密加工,本文針對鈦合金人工關(guān)節(jié)曲面加工問題,在前期研究基礎(chǔ)上提出了一種基于氣體補(bǔ)償?shù)膹?fù)雜曲面磨粒流加工方法,基于流體體積模型進(jìn)行了磨粒流流場的數(shù)值模擬仿真,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的有效性。本文主要工作和成果如下:1.提出了氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流加工方法,構(gòu)建磨粒流加工約束流道,基于流體力學(xué)理論計(jì)算流道內(nèi)磨粒流的雷諾數(shù),確認(rèn)了磨粒流處于湍流狀態(tài);從單顆磨粒的受力分析和磨粒在流道內(nèi)的統(tǒng)計(jì)學(xué)入手,引入曲率及氣體補(bǔ)償?shù)挠绊懸蛩?建立了材料去除模型。2.利用Fluent對仿形約束流道內(nèi)磨粒流運(yùn)動情況進(jìn)行數(shù)值模擬,分別研究了在相同入口條件下,不同氣體補(bǔ)償入口位置及氣體補(bǔ)償絕對壓強(qiáng),對流道內(nèi)磨粒流運(yùn)動特性的影響,發(fā)現(xiàn):氣體補(bǔ)償入口在入口區(qū)時,磨粒流運(yùn)動特性分布均勻,氣體補(bǔ)償絕對壓強(qiáng)越高,磨粒流運(yùn)動特性提升越大。3.設(shè)計(jì)加工觀測流道,進(jìn)行了PIV觀測實(shí)驗(yàn),通過圖像處理技術(shù)得出速度矢量圖和運(yùn)動渦量圖,得出結(jié)論:氣體補(bǔ)償后,磨粒與工件接觸幾率增加,磨粒流在流道內(nèi)呈湍流流動。4.研制了氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流加工裝置,編制加工工藝,進(jìn)行了加工實(shí)驗(yàn),經(jīng)過16小時的加工,工件表面粗糙度從865.82nm降到了134.97nm,表面均勻,驗(yàn)證了該方法具有較高可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜曲面 磨粒流 體積模型 數(shù)值模擬 精密加工
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG664
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題的來源11
• 1.2 研究的背景和意義11-13
• 1.3 磨粒流加工技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 磨料流加工技術(shù)13-14
• 1.3.2 磨料水射流加工技術(shù)14-15
• 1.3.3 磁流變加工技術(shù)15
• 1.3.4 磁射流加工技術(shù)15-16
• 1.4 流體體積模型概述16-17
• 1.5 本文的研究目標(biāo)和內(nèi)容17-19
• 第2章 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流加工方法19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流湍流加工19-23
• 2.2.1 磨粒流湍流加工理論依據(jù)19-20
• 2.2.2 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流湍流加工原理20-21
• 2.2.3 磨粒流湍流狀態(tài)理論驗(yàn)證21-23
• 2.2.4 影響加工效率的主要因素23
• 2.3 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流加工材料去除機(jī)理23-28
• 2.3.1 單顆磨粒的法向受力分析24-25
• 2.3.2 磨粒流中參與切削的平均磨粒數(shù)目25-26
• 2.3.3 單顆磨粒的材料去除量26
• 2.3.4 單位接觸長度上的材料去除深度26-28
• 2.4 復(fù)雜曲面磨粒流湍流場模型及改進(jìn)28-32
• 2.4.1 復(fù)雜曲面磨粒流加工湍流場模型28-29
• 2.4.2 磨粒流近壁區(qū)特征29-30
• 2.4.3 復(fù)雜曲面磨粒流湍流場模型改進(jìn)30-31
• 2.4.4 湍流模型壁面特殊處理31-32
• 2.5 流體體積模型數(shù)學(xué)方程32-33
• 2.5.1 VOF模型的連續(xù)方程32-33
• 2.5.3 VOF模型的動量方程33
• 2.5.4 VOF模型的能量方程33
• 2.6 本章小結(jié)33-35
• 第3章 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流加工數(shù)值模擬分析35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 數(shù)值模擬方法35
• 3.3 物理模型建立與網(wǎng)格劃分35-37
• 3.4 數(shù)值模擬基本條件設(shè)置37-38
• 3.5 數(shù)值模擬結(jié)果分析38-48
• 3.5.1 加工裝置基本仿真參數(shù)38
• 3.5.2 氣體補(bǔ)償入口位置對磨粒流運(yùn)動特性的影響38-42
• 3.5.3 氣體補(bǔ)償絕對壓強(qiáng)對磨粒流運(yùn)動特性的影響42-48
• 3.5.4 結(jié)果分析48
• 3.6 本章小結(jié)48-51
• 第4章 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流PIV實(shí)驗(yàn)研究51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 粒子圖像測速系統(tǒng)簡介51
• 4.3 粒子圖像測速實(shí)驗(yàn)平臺搭建51-53
• 4.4 觀測實(shí)驗(yàn)后處理結(jié)果53-58
• 4.5 本章小結(jié)58-61
• 第5章 復(fù)雜曲面磨粒流加工實(shí)驗(yàn)研究61-75
• 5.1 引言61
• 5.2 磨粒流的配制61
• 5.3 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面磨粒流加工裝置的研制61-65
• 5.3.1 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面加工流道的設(shè)計(jì)61-64
• 5.3.2 氣體補(bǔ)償復(fù)雜曲面加工實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)64-65
• 5.4 加工參數(shù)選擇及加工工藝編制65-67
• 5.4.1 加工參數(shù)選擇65-66
• 5.4.2 加工工藝編制66-67
• 5.5 復(fù)雜曲面磨粒流加工實(shí)驗(yàn)研究67-73
• 5.5.1 加工實(shí)驗(yàn)平臺搭建67-68
• 5.5.2 加工實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果68-73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)76
• 6.3 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 致謝83-85
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果85-86

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盧正紅;饒興鶴;;塑料人工關(guān)節(jié)的應(yīng)用和發(fā)展[J];國外塑料;2005年11期

2 康云程;;炭質(zhì)人工關(guān)節(jié)鑒定會在吉林召開[J];炭素技術(shù);1983年01期

3 王東斌;李靜;賀超峰;曹新鑫;何小芳;;超高分子量聚乙烯人工關(guān)節(jié)耐磨改性的研究進(jìn)展[J];化工新型材料;2014年02期

4 張靜,陳明釗,陳蘭田;炭材料人工關(guān)節(jié)的國外研究動態(tài)[J];炭素技術(shù);2001年06期

5 程宇航;人工關(guān)節(jié)用無機(jī)涂層材料[J];功能材料;1999年05期

6 徐玲;黃妍斐;徐家壯;何本祥;李忠明;;超高分子量聚乙烯人工關(guān)節(jié)研究進(jìn)展[J];中國材料進(jìn)展;2014年04期

7 黃孝龍,朱華,葛世榮,王世博;人工關(guān)節(jié)潤滑液研究現(xiàn)狀[J];合成潤滑材料;2003年01期

8 吳全興;新的人工關(guān)節(jié)的開發(fā)及應(yīng)用[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2001年02期

9 吳行義;TC4鈦合金人工關(guān)節(jié)表面等離子噴涂陶瓷涂層的研究[J];材料工程;1988年05期

10 馮穎芳;鈦及鈦合金人工關(guān)節(jié)植入材料[J];稀有金屬快報(bào);2002年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛賓堯;;中國人工關(guān)節(jié)六十年概述[A];第18屆中國康協(xié)肢殘康復(fù)學(xué)術(shù)年會論文選集[C];2009年

2 張永兵;于秀淳;;改善腫瘤型人工關(guān)節(jié)療效的相關(guān)策略[A];第二屆華東地區(qū)骨科學(xué)術(shù)大會暨山東省第九次骨科學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2007年

3 毛賓堯;;中國人工關(guān)節(jié)六十年[A];2009年浙江省骨科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文匯編[C];2009年

4 程繼芳;包莉;陸利萍;;25例人工關(guān)節(jié)復(fù)合大段同種異體骨移植修復(fù)骨腫瘤切除后骨缺損的手術(shù)配合[A];全國第十屆手術(shù)室護(hù)理學(xué)術(shù)交流暨專題講座會議論文匯編（上）[C];2006年

5 王愛民;杜全印;王子明;吳思宇;孫紅振;蘭秀夫;王雨;范偉力;胡波;;110例人工關(guān)節(jié)翻修的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)[A];第七屆全國創(chuàng)傷學(xué)術(shù)會議暨2009海峽兩岸創(chuàng)傷醫(yī)學(xué)論壇論文匯編[C];2009年

6 呂厚山;;不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),推動我國人工關(guān)節(jié)外科的健康發(fā)展[A];浙江省中西醫(yī)結(jié)合學(xué)會骨傷科專業(yè)委員會第十一次學(xué)術(shù)年會暨省級繼續(xù)教育學(xué)習(xí)班論文匯編[C];2005年

7 成羿;;人工關(guān)節(jié)松動相關(guān)的細(xì)胞因子及藥理研究的進(jìn)展[A];浙江省中西醫(yī)結(jié)合學(xué)會骨傷科專業(yè)委員會第十二次學(xué)術(shù)年會、杭州市中醫(yī)藥協(xié)會骨傷科專業(yè)委員會第一次學(xué)術(shù)年會暨繼續(xù)教育學(xué)習(xí)班論文匯編[C];2006年

8 毛賓堯;;人工關(guān)節(jié)研究和臨床進(jìn)展[A];2005年浙江省骨科學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2005年

9 成羿;;人工關(guān)節(jié)松動相關(guān)的細(xì)胞因子及藥理研究的進(jìn)展[A];浙江省中西醫(yī)結(jié)合學(xué)會骨傷科專業(yè)委員會第十二次學(xué)術(shù)年會、杭州市中醫(yī)藥協(xié)會骨傷科專業(yè)委員會第一次學(xué)術(shù)年會暨繼續(xù)教育學(xué)習(xí)班論文匯編[C];2006年

10 林月秋;徐永清;丁晶;阮默;;無柄人工髖關(guān)節(jié)研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用[A];第七屆全國創(chuàng)傷學(xué)術(shù)會議暨2009海峽兩岸創(chuàng)傷醫(yī)學(xué)論壇論文匯編[C];2009年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉燕秋;發(fā)展人工關(guān)節(jié) 材料技術(shù)是關(guān)鍵[N];中國化工報(bào);2005年

2 張楠;德國人工關(guān)節(jié)制造企業(yè)落戶亦莊[N];國際商報(bào);2006年

3 中國醫(yī)保商會 王聰　曹鋼;人工關(guān)節(jié)進(jìn)口擴(kuò)大 國內(nèi)研發(fā)應(yīng)從匹配性突破[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2011年

4 王聰　曹鋼;人工關(guān)節(jié)市場發(fā)展勢不可擋[N];中國醫(yī)藥報(bào);2011年

5 記者 王海洋;自主知識產(chǎn)權(quán)人工關(guān)節(jié)商機(jī)無限[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2012年

6 健康時報(bào)記者 葉依;人工關(guān)節(jié)，要按時維修[N];健康時報(bào);2005年

7 韓建中;透視人工關(guān)節(jié)[N];中國中醫(yī)藥報(bào);2006年

8 余力;人工關(guān)節(jié)產(chǎn)品不斷推陳出新[N];中國醫(yī)藥報(bào);2009年

9 健康時報(bào)記者 白軼南;換了人工關(guān)節(jié)要減肥[N];健康時報(bào);2009年

10 北京協(xié)和醫(yī)院骨科主任醫(yī)師 林進(jìn) 整理 孔令敏;強(qiáng)化細(xì)節(jié)防控人工關(guān)節(jié)感染[N];健康報(bào);2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 華子愷;人工關(guān)節(jié)潤滑技術(shù)與摩擦學(xué)測試研究[D];上海大學(xué);2011年

2 陳作炳;人工關(guān)節(jié)CAD/CAM相關(guān)理論及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2004年

3 吳宗鍵;阿倫磷酸納預(yù)防人工關(guān)節(jié)無菌松動實(shí)驗(yàn)研究[D];軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院;2001年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張瑞;鈦合金人工關(guān)節(jié)復(fù)雜曲面磨粒流加工數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2016年

2 張施洋;人工關(guān)節(jié)感染診斷的研究進(jìn)展[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2013年

3 王紀(jì)剛;人工關(guān)節(jié)與松質(zhì)骨接觸面積研究[D];河南科技大學(xué);2013年

4 唐猛;強(qiáng)生公司人工關(guān)節(jié)產(chǎn)品市場營銷戰(zhàn)略研究[D];東北大學(xué);2011年

5 楊瑞;非結(jié)核革蘭氏陽性桿菌人工關(guān)節(jié)感染的臨床研究[D];中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院;2013年

6 羅羲;HBD-3在人工關(guān)節(jié)感染患者中的表達(dá)及意義的實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2012年

7 余新明;基于醫(yī)學(xué)圖像的人工關(guān)節(jié)三維重建系統(tǒng)研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

8 王婧;人工關(guān)節(jié)個體化定制設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[D];新疆大學(xué);2007年

9 周瑜斌;金屬離子與金屬顆粒對人工關(guān)節(jié)生物性松動影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];南昌大學(xué);2008年

10 鞠云飛;國產(chǎn)人工關(guān)節(jié)治療股骨頭缺血性壞死的臨床觀察[D];山東中醫(yī)藥大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：鈦合金人工關(guān)節(jié)復(fù)雜曲面磨粒流加工數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：369583