纳米结构WC/12Co涂层精密磨削残余应力的有限元模拟与试验研究

对金刚石砂轮精密磨削纳米结构WC/12Co涂层时得到的磨削残余应力进行了有限元模拟,忽略相变的影响,基于ANSYS平台,利用APDL参数化设计语言完成建立模型、给定材料属性、划分单元、加载和求解的整个过程.另对纳米结构WC/12Co涂层表面磨削残余应力进行了试验研究,并与有限元结果进行了对比,证明了有限元模型的正确性.     

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的实验设计

以近年来新出现的纳米结构碳化钨/钴(n-WC/12Co)陶瓷涂层材料为磨削对象,巧妙选择磨削实验用磨床和三种砂轮,利用X射线衍射仪等设备,通过设计磨削参数,为纳米结构陶瓷涂层的磨削实验和表面残余应力的测量及后续研究"磨削参数对磨削表面残余应力的影响规律"提供依据。     

超细硬质合金磨削残余应力仿真与实验研究

本文进行了金刚石砂轮平面磨削超细硬质合金残余应力有限元仿真,通过ANSYS软件中的APDL参数设计语言,完成了对超细硬质合金材料建模、网格划分、加载、求解的整个过程,并对超细硬质合金磨削表面残余应力进行了实验论证,得出了不同磨削参数下的磨削残余应力值,对比了不同目数砂轮和不同WC晶粒硬质合金在同一磨削参数下的残余应力值。研究发现,目数小的砂轮磨削时产生的残余应力值要大,WC晶粒度越小,磨削的残余应力值越大。结果表明,实验结果与有限元模拟大致相同。     

纳米陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究进展

纳米陶瓷涂层材料具有高硬度和高耐磨性,采用超硬磨料的金刚石砂轮磨削是其最主要的加工方法,在磨削时容易出现表面残余应力而导致表面裂纹.目前,国外在纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究很少,我国正在对纳米陶瓷涂层材料超精密磨削后表面残余应力方面进行研究.介绍了纳米结构陶瓷涂层的研究背景,阐述了纳米结构陶瓷喷涂材料性能特点,分析了纳米结构陶瓷涂层的磨削研究动态和磨削表面残余应力的研究现状.分析研究表明,纳米结构陶瓷涂层的开发与研究将会受到越来越广泛的重视,其后续研究将是下一步的工作重点.     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层的高速磨削机理试验研究

针对超音速火焰喷涂WC-17Co高硬涂层的加工难题,对WC-17Co涂层进行了高速/超高速磨削试验。通过考察不同金刚石砂轮和磨削工艺参数对磨削力、磨削温度和表面残余应力、表面/亚表面微观形貌和表面粗糙度的影响,讨论了最大未变形切屑厚度与比磨削能的内在关系,分析了磨削温度对表面残余应力的作用规律,探讨了法向磨削力对涂层亚表面损伤的作用规律。结果表明：WC-17Co涂层磨削去除是脆性和延性去除并存;提高砂轮线速度将使磨削力先快速减小后缓慢增大,磨削温度持续升高,涂层磨削从脆性去除转为延性去除的趋势也逐渐增强,表面残余应力由压应力逐渐转变为拉应力,而磨削高温引起涂层热塑性变形是表面残余应力状态转变的根本原因。涂层亚表面磨削损伤层平均深度随法向磨削力的增大而变大。提高砂轮线速度、降低工作台速度和减小磨削深度均能增大涂层磨削塑性去除的比例。     

基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构,切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素,因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论,建立切削加工三维有限元模型,对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析,对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析,得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果,并对结果进行比较分析,得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律;进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟,在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下,进行二次切削加工有限元模拟,得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律;并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究,验证有限元模型的正确性。     

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的形成

在金属基体上用HOVF能获得高质量纳米结构陶瓷涂层,但涂层的高强度和韧性使其在磨削加工时产生表面残余应力。磨削表面残余应力为试件的原始应力σ0和磨削残余应力Δσ的叠加,且残余应力的分布是有方向性的,残余压应力使材料硬度增大,能降低材料磨损的速率。     

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究

用金刚石砂轮对n-WC/12Co涂层精密磨削后,零件表面存在残余应力,得出本次研究的结论,提出进一步研究的内容,对今后的研究方向进行展望。     

杯形砂轮精密磨削WC—Co涂层磨削力的试验研究

为了了解杯形金刚石砂轮精密磨削WC—Co涂层磨削力的特点,对杯形金刚石砂轮精密磨削WC—Co涂层的磨削力进行试验研究,进而对磨削力的特点、磨削用量影响规律和频率特性等方面进行分析。分析结果表明,杯形金刚石砂轮精密磨削WC—Co涂层时的磨削力具有其独特性。     

弧齿锥齿轮磨削齿面残余应力生成及影响因素研究

弧齿锥齿轮齿面残余应力是磨削条件下各种因素综合作用而产生的。建立了影响磨削残余应力的磨削基本参数、磨削热和磨削力的数学模型。在有限元3D单齿模型基础上,进行了弧齿锥齿轮磨削残余应力的有限元仿真与分析,并试验验证了此方法是可行的。结果表明:残余压应力呈现在弧齿锥齿轮齿面上,而残余拉应力在齿内;磨削残余应力与磨削深度、砂轮速度、展成速度、磨削液有关;磨削残余应力的降低能有效地预防磨削裂纹。     

单颗金刚石磨粒磨削SiCp/Al复合材料的仿真研究

利用有限元分析软件Abaqus对单颗金刚石磨粒磨削SiCp/Al复合材料的加工过程进行了模拟仿真,分析了磨削速度和磨削深度对磨削力的影响,研究了工件被磨削后的表面形貌、残余应力分布情况,为优化金刚石砂轮磨削SiCp/Al复合材料的工艺参数提供参考.     

Theoretical Analysis of Thermal Stresses in Electro-discharge Diamond Grinding

Excessive heat generated at the machining zone, during Electro-discharge diamond grinding (EDDG), is the major cause of thermal stresses, untempered martensite, overtempered martensite, and cracks. Therefore, the key to achieve good surface integrity in a machined part is to prevent excessive temperature and thermal stresses generated during machining process. A finite element model has been developed to estimate thermal stresses during EDDG when the current is switched-off. First, the developed code calculates the temperature in the workpiece and then the thermal stress field is estimated using this temperature field. Computations were carried out in plane strain condition for different down feeds of the grinding wheel. The effects of time of grinding and feed on thermal stress distribution have been reported. The thermal stresses are found to be higher near top surface at initial time of grinding but shifted away towards bottom after some grinding time.     

Strength and residual stress of Mg-PSZ after grinding

The influence of grinding with two grinding wheels, differing mainly in diamond-grain size, on the properties of Mg-PSZ was examined. The residual stress, the amount of monoclinic zirconia and the strength of the material were determined. From these measurements depth profiles were obtained for the phase content and the residual stress. The fracture surfaces were examined optically to estimate the critical flaw size. Material ground with “coarse” diamond grains was significantly weaker than that ground with “fine” diamond grains. “Coarse” diamond grains in the grinding wheel resulted in more residual stress and a thicker layer of transformed zirconia than when “fine” grains were in the wheel. This apparent discrepancy is explained with a model based on the occurrence of localized spots of tensile stress beneath the residual stress layer near grain boundaries. These spots are assumed to be larger in number and to contain higher tensile stresses after grinding with “coarse” grains.     

基于ANSYS的磨削残余应力场仿真研究

作为影响工件表面完整性的关键因素之一,残余应力影响工件强度,在制造时会导致产生变形和开裂等工艺缺陷,同时在制造后的自然释放过程中也会导致材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。本文借助有限元分析软件ANSYS,采用热—力顺序耦合方法,建立了平面磨削残余应力场的有限元模型。该模型能够动态反映磨削加工过程中工件表层残余应力的变化情况。在此基础上,分析了不同磨削参数对工件表层残余应力的影响,从计算机仿真角度对磨削加工工艺参数进行了优化。仿真结果表明,在磨削过程中,工件表层同时存在着残余拉应力和残余压应力,与其他磨削参数相比,磨削深度对残余应力的影响最为显著。     

ELASTIC-PLASTIC FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL CONTACT-IMPACT AT RAIL JOINT

Using the finite element code ANSYS/LS-DYNA, a dynamic finite element model with anelastic-linear-kinematic-hardening plastic material is established to analyze elastic-plastic stresses inthe railhead in the impact process of wheel and rail occurring at the gap of rail joint. The model isbased on the discrete elastic support condition of the rails, which is suitable for the actual situation ofwheel/track rolling contact. In the analysis the influences of axle load, yield stress and tangent modulus     

Residual stresses due to a moving heat source

An analytical model based on finite element method is presented for determination of the residual stresses of thermal and mechanical origin due to surface grinding process. The temperature field within the workpiece is determined as the quasi-steady state temperature distribution due to the moving heat source. An iterative procedure is employed for evaluation of the step-by-step movement of the temperature field and the force, in order to simulate the movement of the grinding wheel over the workpiece. Computation of the elastic-plastic stress history culminates in the residual stress state of the workpiece. Influence of the magnitude of mechanical force, the rate of heat input and the speed of movement of workpiece on the residual stress distribution, are discussed.     

车轮径向疲劳试验有限元仿真及疲劳寿命估算

采用有限元分析方法,建立汽车车轮有限元模型,模拟车轮径向疲劳试验施加合理的载荷及边界条件.通过分析车轮试验过程中的应力变化情况,得出高应力集中区域及其各主应力值,运用疲劳寿命计算理论及ANSYS软件估算车轮的疲劳寿命.通过与车轮径向疲劳试验结果进行比较,结果表明高应力集中区域与实际裂纹位置吻合,预估的疲劳寿命与车轮实验寿命基本吻合,验证了有限元方法预估车轮寿命的有效性,为以后对车轮进行结构改进起指导作用.