金刚石车刀前角与切削刃钝圆半径对单晶硅加工表层质量的影响

在对单晶硅的超精密切削加工中,为了优化金刚石刀具参数以利于实现其塑性域切削,运用线弹性断裂力学和有限元法对在不同的刀具前角和切削刃钝圆半径下切削区域的应力场分布和微裂纹扩展规律进行了计算仿真研究,并在此基础上进行了单晶硅的金刚石切削试验以验证仿真分析。结果表明,采用前角范围为-15°～-25°的车刀进行切削有利于抑制原子级尺寸裂纹初步扩展成微裂纹,因此可以提高加工时的脆塑转变临界切深值,有利于实现塑性域切削;而且,切削刃钝圆半径越小加工时的微裂纹就越不易扩展,因此也就容易实现单晶硅的塑性域车削,得到高质量的金刚石切削加工表面。     

加热、冷却下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用非线性有限元法分析由ZnO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板在加热、冷却过程中的瞬态热应力问题,检验方法的正确性,给出不同力学边界条件下该材料板的瞬态热应力场分布,并与常物性时的结果进行比较。结果表明,考虑变物性比常物性时的最大拉应力减少26％,最大压应力减少23．2％;在冷却初瞬时,陶瓷侧出现很大拉应力;此外,材料组分的分布形状系数M的变化和力学边界条件对该材料板的加热、冷却瞬态热应力场分布的影响显著。此结果为该材料的设计、制备提供了准确的理论计算依据。