發(fā)布時間：2018-07-15 22:21

【摘要】：研究開發(fā)性能優(yōu)越的新型機床基礎件材料是改善和提高機床綜合性能的有效手段之一。樹脂礦物復合材料亦稱為人造石,其突出優(yōu)點是阻尼性能好,為普通灰鑄鐵材料的10倍左右,適用于制造高速和精密加工機床等設備的基礎件,能夠滿足機床高速、精密和高熱穩(wěn)定性要求。本文針對樹脂礦物復合材料力學性能較差的缺點,研究采用高強度的鉬纖維提高其力學性能。 舊鉬纖維為電火花線切割加工報廢的鉬絲材料,其表面上隨機分布著大量的放電凹坑。建立了鉬纖維增強樹脂礦物復合材料的物理模型,分析其界面作用機理,得到鉬纖維與樹脂基體的界面結合方式。樹脂基體和舊鉬纖維之間通過機械鎖結、液體對固體表面的浸潤以及原子或分子間的相互擴散建立界面結合；新鉬纖維表面光滑,產(chǎn)生的機械鎖結現(xiàn)象可以忽略,其界面結合主要是通過液體對固體表面的浸潤和原子或分子間的相互擴散。新舊鉬纖維的拉伸性能測試結果表明,舊鉬纖維的塑性變形階段很短,基本上不產(chǎn)生塑性應變,更適合用于增強樹脂礦物復合材料。 建立了分析鉬纖維與樹脂基體界面結合強度與界面滑移阻力的有限元模型,分析結果表明舊鉬纖維限制復合材料受力變形和承擔荷載量的能力均強于新鉬纖維。當界面的滑移阻力小于鉬纖維的抗拉強度極限時,鉬纖維增強樹脂礦物復合材料承受的最大荷載與放電凹坑的數(shù)量成正比。與新鉬纖維相比,舊鉬纖維與樹脂基體的界面滑移阻力更大,在脫粘面上可以承受更多的荷載,能夠起到更好的增強作用。 試驗研究了新舊鉬纖維增強樹脂礦物復合材料的抗彎強度與抗壓強度,結果表明：新舊鉬纖維都能起到增強效果,并且舊鉬纖維的增強效果更好,成本更低。其中,新鉬纖維增強樹脂礦物復合材料的抗壓強度提高4.9%,抗彎強度提高22.6%；舊鉬纖維增強樹脂礦物復合材料的抗壓強度提高12.7%,抗彎強度提高32.5%。 研究了直線形鉬纖維與異形鉬纖維對樹脂礦物復合材料的增強機理,建立異形鉬纖維的拉拔模型,給出了四種異形鉬纖維最大拉拔力的表達式,在彎曲變形角相同、應力集中影響較小的條件下,四種異形鉬纖維的最大拉拔力由大到小的順序為：W形U形N形V形。對四種異形鋁纖維增強樹脂礦物復合材料分別進行了抗彎強度和抗壓強度測試,結果表明：異形鉬纖維對樹脂礦物復合材料力學性能的增強效果均優(yōu)于直線形鉬纖維,并且W形鉬纖維的增強效果最好,與理論分析結果基本一致。
[Abstract]:It is one of the effective ways to improve and improve the comprehensive performance of machine tools by researching and developing new machine tool base materials with superior performance. Resin mineral composite is also called artificial stone. Its outstanding advantage is that it has good damping property and is about 10 times as high as ordinary gray cast iron. It is suitable for manufacturing the basic parts of equipment such as high speed and precision machining machine tools, and can satisfy the high speed of machine tools. Precision and high thermal stability requirements. Aiming at the disadvantage of poor mechanical properties of resin mineral composites, the high strength molybdenum fiber was used to improve its mechanical properties. The old molybdenum fiber is an abandoned molybdenum wire material in WEDM, and a large number of discharge pits are distributed randomly on the surface. The physical model of molybdenum fiber reinforced resin mineral composite was established, and the interfacial mechanism of molybdenum fiber reinforced resin mineral composite was analyzed, and the interfacial bonding mode between molybdenum fiber and resin matrix was obtained. The interfacial bonding between the resin matrix and the old molybdenum fiber is established by mechanical locking, the soakage of the liquid to the solid surface and the diffusion of atoms or molecules; the surface of the new molybdenum fiber is smooth and the mechanical locking phenomenon can be neglected. The interfacial bonding is mainly through the infiltration of liquid to the solid surface and the diffusion of atoms or molecules. The test results of tensile properties of new and old molybdenum fibers show that the plastic deformation stage of old and old molybdenum fibers is very short and there is no plastic strain, so it is more suitable for reinforcing resin mineral composites. A finite element model for the analysis of interfacial bond strength and interfacial slip resistance between molybdenum fiber and resin matrix is established. The results show that the old molybdenum fiber is better than new molybdenum fiber in limiting the mechanical deformation and bearing load of the composite. When the slip resistance of the interface is smaller than the tensile strength limit of the molybdenum fiber, the maximum load of the molybdenum fiber reinforced resin mineral composite is directly proportional to the number of discharge pits. Compared with the new molybdenum fiber, the interfacial slip resistance between the old molybdenum fiber and the resin matrix is greater, and it can bear more loads on the debonding surface and play a better strengthening role. The flexural strength and compressive strength of the new and old molybdenum fiber reinforced resin mineral composites were studied. The results show that the new and old molybdenum fibers can play a reinforcing effect, and the reinforcement effect of the old molybdenum fiber is better and the cost is lower. Among them, the compressive strength and flexural strength of new molybdenum fiber reinforced resin mineral composites were increased by 4.9 and 22.6respectively, and the compressive strength and flexural strength of old molybdenum fiber reinforced resin mineral composites were increased by 12.7and 32.5, respectively. The reinforcement mechanism of linear molybdenum fiber and special-shaped molybdenum fiber on resin mineral composite was studied. The drawing model of special-shaped molybdenum fiber was established. The expression of the maximum drawing force of four special-shaped molybdenum fibers was given, and the bending deformation angle was the same. When the stress concentration is small, the order of the maximum drawing force of the four molybdenum fibers is: W shape U shape N shape V shape. The flexural strength and compressive strength of four kinds of special-shaped aluminum fiber reinforced resin mineral composites were tested. The results showed that the reinforcement effect of special-shaped molybdenum fiber on the mechanical properties of resin mineral composite was better than that of linear molybdenum fiber. The W-shaped molybdenum fiber has the best reinforcing effect, which is consistent with the theoretical analysis.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH145.9;TB332

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本文編號：2125563