本文關(guān)鍵詞：介觀尺度鈦合金TC4材料切削響應(yīng)行為建模與仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微小型零件在航空航天、微電子、環(huán)境、通信、汽車、生物等諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使得對介觀尺度加工工藝要求愈來愈高,介觀尺度加工過程中的現(xiàn)象與機理也隨之受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。對于介觀尺度的研究,重點關(guān)注了介觀尺度材料測試和介觀尺度切削。介觀尺度研究并不僅僅是宏觀尺度上尺寸的減小,還存在著尺度效應(yīng),即材料特征參數(shù)特定范圍內(nèi)隨著樣件尺寸的改變而變化,其原因在于介觀尺度上材料微觀參數(shù)對宏觀特性影響顯著。在介觀尺度切削中,主要表現(xiàn)為材料微觀參數(shù)對切削特性的作用規(guī)律與工藝問題,因此需要有針對性地從微觀力學(xué)和材料結(jié)構(gòu)方面對其進(jìn)行仿真分析和試驗研究,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作如下:(1)采用標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件相結(jié)合進(jìn)行材料測試試驗,包括準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗,動態(tài)霍普金森壓桿試驗,霍普金森壓桿剪切試驗等。采用相應(yīng)的熱處理工藝改變樣件晶粒尺寸大小,并進(jìn)行拉伸試驗,最終確定本構(gòu)關(guān)系中各個參數(shù)的值。針對鈦合金TC4,建立了適用于介觀尺度的材料本構(gòu)模型。(2)基于彈塑性力學(xué)理論和位錯動力學(xué),對經(jīng)典的Johnson-Cook(JC)本構(gòu)模型進(jìn)行修正,引入位錯塞積模型并在本構(gòu)中考慮了晶粒尺寸等微觀參數(shù),建立能夠體現(xiàn)尺度效應(yīng)的介觀尺度材料響應(yīng)行為本構(gòu)模型。(3)對ABAQUS有限元軟件的本構(gòu)模型進(jìn)行二次開發(fā),根據(jù)上述建立的本構(gòu)關(guān)系,基于材料力學(xué)中彈塑性理論,完成VUMAT子程序的開發(fā),并將子程序應(yīng)用到ABAUQS中進(jìn)行正確性的驗證。(4)為了驗證建立的介觀尺度本構(gòu)模型的正確性和合理性,采用硬質(zhì)合金刀具對鈦合金TC4進(jìn)行正交切削試驗,同時進(jìn)行切削仿真分析,并將仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行對比,完成仿真模型的驗證工作。基于材料介觀尺度測試試驗,建立并修正了適用于介觀尺度的材料本構(gòu)模型,通過介觀尺度材料測試試驗和微切削試驗的仿真分析,發(fā)現(xiàn)修正的JC模型與試驗結(jié)果吻合較好。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金TC4 介觀尺度 本構(gòu)模型 測試試驗 切削試驗 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG501
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景與意義10-12
• 1.2 鈦合金TC4的性能及切削特性12-15
• 1.2.1 鈦合金TC4的性能特點12-14
• 1.2.2 鈦合金TC4的切削特性14-15
• 1.3 介觀尺度材料測試及本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 介觀尺度材料測試15-16
• 1.3.2 介觀尺度材料本構(gòu)模型16-17
• 1.4 材料切削機理及有限元仿真研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 介觀尺度切削機理17-18
• 1.4.2 介觀尺度切削有限元仿真18-19
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容與框架19-22
• 第2章 材料測試及經(jīng)典本構(gòu)模型建模22-32
• 2.1 材料測試試驗22-27
• 2.1.1 材料準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗22-24
• 2.1.2 材料霍普金森壓桿壓縮試驗24-27
• 2.2 材料本構(gòu)模型參數(shù)的確定27-28
• 2.3 材料本構(gòu)模型有限元仿真28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 介觀尺度材料本構(gòu)建模及有限元仿真32-46
• 3.1 介觀尺度本構(gòu)模型32-37
• 3.1.1 位錯塞積模型32-33
• 3.1.2 晶粒尺寸對材料性能的影響33-36
• 3.1.3 介觀尺度本構(gòu)模型36-37
• 3.2 介觀尺度材料子程序開發(fā)37-42
• 3.3 介觀尺度本構(gòu)模型有限元仿真42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第4章 介觀尺度壓桿剪切試驗及有限元仿真46-58
• 4.1 介觀尺度霍普金森壓桿剪切試驗46-52
• 4.1.1 高應(yīng)變率下壓桿剪切試驗46-48
• 4.1.2 尺寸效應(yīng)對材料力學(xué)性能的影響48-52
• 4.2 介觀尺度材料本構(gòu)模型壓桿剪切仿真52-57
• 4.2.1 高應(yīng)變率剪切仿真模型52-55
• 4.2.2 仿真過程及結(jié)果55-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第5章 材料切削有限元仿真及試驗驗證58-72
• 5.1 切削力理論58-61
• 5.2 直角切削試驗有限元仿真61-65
• 5.2.1 直角切削仿真幾何模型61
• 5.2.2 刀具-工件界面摩擦模型61-62
• 5.2.3 切削分離準(zhǔn)則62-63
• 5.2.4 切削仿真過程及結(jié)果63-65
• 5.3 直角切削試驗驗證65-70
• 5.3.1 單因素直角切削試驗65-68
• 5.3.2 多因素直角切削試驗68-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 研究內(nèi)容總結(jié)72
• 6.2 創(chuàng)新點72-73
• 6.3 研究展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單78-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郁炎;蔣鵬;李士凱;;國內(nèi)外低溫鈦合金的開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2014年06期

2 蘇林林;蘇宏華;耿國盛;傅玉燦;徐九華;;鈦合金TC17的高速銑削研究[J];機械制造與自動化;2012年05期

3 趙永慶;;國內(nèi)外鈦合金研究的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];中國材料進(jìn)展;2010年05期

4 劉東;陳五一;徐宏海;羅學(xué)科;;鈦合金TC4切削溫度變化規(guī)律仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2009年22期

5 吳繼華;史振宇;;基于應(yīng)變梯度理論的正交微車削中最小切削厚度預(yù)測[J];中國機械工程;2009年18期

6 羅皎;李淼泉;李宏;于衛(wèi)新;;TC4鈦合金高溫變形行為及其流動應(yīng)力模型[J];中國有色金屬學(xué)報;2008年08期

7 劉志兵;王西彬;解麗靜;蔣放;;微小型結(jié)構(gòu)件的微細(xì)切削技術(shù)[J];工具技術(shù);2008年03期

8 劉戰(zhàn)強;吳繼華;史振宇;趙丕芬;;金屬切削變形本構(gòu)方程的研究[J];工具技術(shù);2008年03期

9 劉芳;彭林法;來新民;;基于尺度效應(yīng)的微細(xì)薄板本構(gòu)模型的建立[J];材料科學(xué)與工藝;2008年01期

10 李成鋒;來新民;李紅濤;倪軍;;介觀尺度銑削工藝分析[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2008年01期

  本文關(guān)鍵詞：介觀尺度鈦合金TC4材料切削響應(yīng)行為建模與仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：328219