高速切削TiAl6V4温度和切削力动态变化规律研究

切削温度和切削力是反映高速切削加工过程的两个重要物性指标,是高速切削研究的主要内容.本文基于实验验证的有限元数值模拟技术,系统研究了高速切削TiAl6V4过程中切削温度与切削力随切削速度的变化规律,揭示了其中的物理起源,并对Salomon假设的存在性进行了初步探索.研究结果表明,刀具与切屑接触区温度总是随着切削速度的增...     

微针鳍散热器结构参数模拟及优化

通过数值模拟研究了交错式微针鳍散热器的散热效应,分析了针鳍阵列间距和高度对散热器壁温和压降的影响。结果表明,压降随针鳍间距和针鳍高度的减小而呈非线性增加；壁温随针鳍间距的增大而上升,随针鳍高度的增加则呈现出波动趋势。基于上述研究,进一步利用响应表面近似法对微针鳍的横向间距、纵向间距和高度进行了优化,优化后压降最大可降低61.11%。     

材料强化因素对切削过程中尺寸效应的影响

针对航天航空常用材料TiAl6V4的正交切削过程开展了一系列的有限元模拟,进行了相应的切削实验用以验证模拟的可靠性。基于系统的数值仿真,考察了切削过程中主次剪切区的平均应变、应变率、温度随切削厚度的变化规律,集中研究了材料应变、应变率强化及热软化因素对切削过程中"尺寸效应"现象的影响。研究结果表明,材料应变和应变率强化因素对"尺寸效应"没有太大影响,而材料热软化作用是导致"尺寸效应"形成的重要因素。另外,随着切削厚度的减小,主剪切区温度降低以及刀具和切屑间单位接触长度非线性增加是造成"尺寸效应"的主要原因。     

单晶铜在不同温度下的纳米切削机理研究

目的 虽然纳米切削是21世纪超精密加工技术的重要发展方向之一,但现有的纳米切削机理仍不完善。因此,采用数值模拟方法,从晶体结构、力学和粒子运动等方面对纳米切削机理进行补全。方法 首先,基于分子动力学方法对纳米尺度下的单晶铜进行了拉伸模拟,总结其在不同温度下的韧脆性特征;其次,对纳米尺度下的单晶铜进行了切削模拟,系统性地研究了切削过程中晶体结构、切削力、应力应变分布,以及原子运动特征在不同材料韧脆性下的变化规律。结果 拉伸模拟结果表明,低温下单晶铜脆性特征显著,但仍具有一定的韧性。随着温度的升高,单晶铜脆性减弱,韧性增强。切削模拟结果表明,靠近工件自由面的材料沿主剪切方向发生持续的剪切滑移和周期性的长距离错动,形成多种晶体结构有序分布的块状切屑。靠近刀具的材料在推挤作用下由晶体结构变为非晶结构,之后持续流动形成切屑。随着切削温度的升高,块状切屑中的长距离错动频率提高,通过剪切形成的块状切屑尺寸减小,而通过推挤形成的流动状切屑厚度增加。结论 切屑的形成方式包括剪切和推挤2种类型。低温下,剪切切屑形成过程占据主导地位,切屑呈现明显的块状。随着温度升高,切屑形成机理从剪切向推挤转变。     

从实测温度探求宝瓶大坝面板后渗压成因

基于原型监测成果,特别是实测温度成果,对宝瓶大坝蓄水以来面板后垫层料内形成的高渗压水头进行了分析判断,确认了其真实可信,探求了其形成和发展的原因。研究结果表明,面板后高渗压水头来自坝前库水,板间缝是渗漏通道。面板局部也有破损,虽因在坝前铺盖层以下渗漏并不严重,也应作为隐患之一加以关注。     

川气东输沿线某边坡治理方案

川气东输管线途经滑坡地质多发区，而管道施工容易引发滑坡灾害，对管线及人员器械造成极大威胁。为减少滑坡灾害的发生，基于流固耦合原理，在考虑渗流效应的作用下，利用有限差分软件FLAC2D和FLAC3D建立了川气东输沿线罗针田边坡的二维及三维力学模型和几何模型。通过边坡在管沟开挖前后不同状态下的稳定性分析得到了边坡的稳定系数及应变云图和位移曲线，结合工程地质条件提出相应的抗滑措施。对边坡进行了6级烈度的抗震分析，给出了综合稳定性评价。     

Ti-6Al-4V合金高速切削仿真Johnson-Cook本构参数优化

为了获得能准确描述工件材料在高速切削过程中高温、高应变率、大变形耦合作用下的塑性流动行为的Johnson-Cook(J-C)本构参数,使其适用于高速切削仿真。采用响应曲面近似法和多目标优化方法对Ti-6Al-4V合金的J-C本构参数进行优化,并将其应用于高速切削模拟仿真。结果表明,优化后的本构参数能够在很广的切削速度范围内准确地描述工件材料在切削过程中的塑性流动行为,由此模拟得到的切屑形貌与平均切削力可以和实验结果很好地吻合。     

金属正交切削模型研究进展

鉴于切削加工巨大的经济和工艺价值,建立切削过程的理论模型,用以预测切削状态,对于优化切削条件、提高加工效率具有重要意义。国内外学者致力于该领域的研究,并在过去的几十年里建立了许多经典的正交切削模型。然而由于切削过程异常复杂,现有的切削模型并不能满足人们对切削过程精确预测的要求。因此,总结并了解已有的切削模型,对于建立更为有效的切削过程预测模型具有重要的指导和启示作用。系统回顾近几十年来在正交切削领域具有代表性的力学模型,重点介绍Merchant、Piispanen、Shaw、Lee和Shaffer、Hill、Fang、Oxley及Atkins等人的工作,阐述各自模型的主要理论、成果及其联系。最后,对正交切削模型的发展方向进行简要探讨。