發(fā)布時(shí)間：2021-07-25 18:47

　　傳統(tǒng)的金屬切削研究方法主要是常規(guī)切削實(shí)驗(yàn)﹑切削組織晶相觀察以及有限元仿真。常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法對(duì)切削過程中的應(yīng)力應(yīng)變等量進(jìn)行直接的觀察與測(cè)量,對(duì)于已存在的非接觸全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量法主要有光彈法,該方法存在實(shí)驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)復(fù)雜,測(cè)量分辨率不高的問題。有限元仿真十分依賴于材料本構(gòu)參數(shù)與邊界條件的選擇,其結(jié)果不具有足夠說(shuō)服力�；谝陨显�,本論文搭建了切削成像平臺(tái),分別采用雙幀相機(jī)和高速相機(jī)對(duì)切削區(qū)域進(jìn)行觀察,并通過數(shù)字圖像相關(guān)的方法分析出切削區(qū)域速度場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)以及應(yīng)力場(chǎng),進(jìn)一步揭示了切屑形成的機(jī)理。本論文研究?jī)?nèi)容主要包括以下三大章節(jié):第二章介紹了數(shù)字圖像相關(guān)算法的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過程,包括各種匹配準(zhǔn)則、牛頓高斯迭代算法、局部最優(yōu)路徑搜索。并將五次樣條插值應(yīng)用在DIC算法中,提出了基于散點(diǎn)圖的速度場(chǎng)優(yōu)化算法。該章節(jié)所介紹算法應(yīng)用于后續(xù)圖像速度場(chǎng)分析部分,并在第四章的軟件中對(duì)其進(jìn)行了具體實(shí)現(xiàn)。第三章對(duì)鎳鋁青銅正交車削實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,首先設(shè)計(jì)并構(gòu)建了高速相機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和雙幀相機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),然后分析了不同切削參數(shù)下的位移場(chǎng)、切削力。通過位移場(chǎng)計(jì)算出亞表層應(yīng)變分布,從實(shí)驗(yàn)角度發(fā)現(xiàn)了亞表層應(yīng)變的指數(shù)衰減規(guī)律及前刀面的應(yīng)變分布... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

網(wǎng)格子集變形圖

圖 3 - 3 雙幀相機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)雙幀相機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖 3 - 3 所示，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在臥式車床上完成，夾具為圓筒形，片狀工件通過螺釘鎖緊在夾具上，激光導(dǎo)光臂通過磁座固定姿態(tài)，刀具安裝在測(cè)力儀上，切削時(shí)刀具沿 X 方向進(jìn)給，相機(jī)最終通過夾具固定在托盤上，因此鏡頭與刀具保持相對(duì)靜止。夾具上裝有金屬鐵片，由磁座夾持接近開關(guān)。當(dāng)接近開關(guān)接近金屬鐵片時(shí)，多通道信號(hào)脈沖發(fā)生器開始工作，通過多路延時(shí)信號(hào)觸發(fā)激光、相機(jī)、測(cè)力儀開始工作，保證信號(hào)同步。雙幀相機(jī)是指的在很短的曝光時(shí)間間隔拍攝兩張圖片，從而捕捉到高速運(yùn)動(dòng)的物體。本次實(shí)驗(yàn)的雙幀相機(jī)采用德國(guó) PCO 公司的 pixel fly，曝光時(shí)間間隔最短可達(dá)1 微秒，而第二張圖像不控制曝光時(shí)間。因此必須要有相應(yīng)高精度的同步光源，使得激光發(fā)射落在相機(jī)的曝光時(shí)間內(nèi)。激光具有兩路光路信號(hào)，每束激光脈沖寬度在納秒級(jí)別，激光控制器共具有四路信號(hào)：外部時(shí)鐘 1、外部調(diào) Q 信號(hào) 1、外部時(shí)鐘

相機(jī)：激光：280 s280 s t圖 3 - 4 設(shè)備工作時(shí)序分析圖采用 DIC 對(duì)工件表面變形進(jìn)行分析，工件表面必須首先進(jìn)行打磨，再進(jìn)行噴涂處理，使工件表面形成隨機(jī)、均勻而致密的散斑，便于做相關(guān)分析。金屬表面也存在著自然紋理，但自然紋理分布不均勻，很可能存在局部區(qū)域特征過少而導(dǎo)致無(wú)法分析的問題。為了形成散斑，可以采用噴墨方式，但墨滴顆粒很難做到小尺寸，因此只能用于比較宏觀的觀察（例如拉壓實(shí)驗(yàn)）。本論文實(shí)驗(yàn)在高放大倍數(shù)下，不適合噴墨方式�；谝陨峡紤]，本次實(shí)驗(yàn)采取噴砂處理，通過在工件表面以一定壓力噴灑硅粉末，對(duì)表面形成散斑。刀具需要磨削觀察面至平面，磨削前角和后角至指定角度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎳鋁青銅切削加工本構(gòu)模型參數(shù)辨識(shí)（英文）[J]. 付中濤,楊文玉,曾思琪,郭步鵬,胡樹兵.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(04)
[2]高速切削鋸齒形切屑形成機(jī)理的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 楊奇彪,劉戰(zhàn)強(qiáng),蘇國(guó)勝.  工具技術(shù). 2011(03)
[3]切削力建模方法綜述[J]. 胡創(chuàng)國(guó),張定華,任軍學(xué),楊蕾.  力學(xué)進(jìn)展. 2006(04)

博士論文
[1]數(shù)字圖像相關(guān)方法及其在材料力學(xué)性能測(cè)試中的應(yīng)用[D]. 劉小勇.吉林大學(xué) 2012
[2]基于不同刀—屑摩擦模型的金屬切削過程動(dòng)力學(xué)研究[D]. 郭建英.太原理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3302572