完全烧结牙科氧化锆陶瓷的磨削仿真

研究氧化锆陶瓷的磨削仿真问题,提出采用离散元法对氧化锆陶瓷进行磨削仿真。通过单轴压缩、三点弯曲、单边切口梁和巴西圆盘拉伸等数字模拟试验,以实测得出的宏观力学参数对离散元模型细观参数进行标定,建立了氧化锆陶瓷的离散元仿真模型。基于该模型对氧化锆陶瓷磨削加工过程进行了动态仿真,分析了不同的磨头转速、径向切深、轴向切深和进给速度等加工参数对裂纹数目、裂纹深度、径向磨削力和切向磨削力的影响。仿真结果表明:在保证陶瓷加工质量的前提下,提高磨削效率的主要途径是提高磨头转速和进给速度;提高磨头转速可以降低磨削力,有助于保证磨削过程的稳定性。     

单晶硅加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了单晶硅的离散元模型.基于该模型对单晶硅微加工过程进行了动态模拟,分析了不同切削速度、切削深度及刀具前角等对加工后表面裂纹情况及切屑形成的影响,结果表明:加工后表面裂纹的数目及其最大深度均随刀具前角的增大而减小,而随切削速度及切削深度的增大而增大;切削速度越高,切削深度对加工表面的质量影响越大;随着刀具由正前角变为负前角,刀具前方特别是刀具下方的材料损伤程度逐渐增大,在前角变至0°之前,刀具下方的材料损伤程度基本上保持不变,而当前角变为-15°时,刀具下方的材料变形程度显著增大.     

氧化铝陶瓷生坯切削加工裂纹的离散元仿真研究

利用离散元软件PFC2D建立了氧化铝陶瓷生坯的二维离散元模型,并通过力学性能数字模拟试验对该模型进行校准,使其物理和力学性能参数与氧化铝陶瓷生坯的实际参数相匹配。基于该模型对氧化铝陶瓷生坯切削加工进行了动态模拟,分析了低速切削时,切削速度和切削深度对切削力及加工后表面裂纹的影响。结果表明:用离散元的方法模拟陶瓷生坯材料的切削过程可行,加工后表面裂纹的数目及平均深度随切削深度的增大而增大,并随切削速度的增大而减小。     

PCD刀具车削氧化锆陶瓷表面粗糙度及刀具磨损试验研究

为验证氧化锆陶瓷在大参数下的可加工性,使用PCD刀具对完全烧结的氧化锆陶瓷进行单因素硬态干式车削试验,以表面粗糙度为评价指标,研究了刀尖圆角半径、切削深度对已加工表面粗糙度的影响,通过对刀具磨损形貌和切屑进行观察,结合能谱图分析了刀具磨损形态、材料去除方式以及刀具的主要磨损机理。试验结果表明：在两组较大切削深度下,随着切削深度和刀尖圆角半径的增加,表面粗糙度总体呈现增大趋势;刀具磨损集中在刀尖处,主要形式是脆性剥落和黏结磨损。     

车削过程切削力的计算机数值仿真

切削力是表征切削过程最重要特征的物理量,其动态变化将直接影响加工过程中刀具与工件的相对位移、刀具磨损和表面加工质量等,所以对切削力建模是进行加工过程物理仿真研究的基础。因此在基于实时工况的切削实验研究基础上,考虑切削参数的因素,利用BP（back pmpagation）神经网络建立车削过程中的切削力的仿真模型。通过大量的样本训练,使神经网络能够对切削力进行较准确地数值仿真。     

光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能的数值模拟实验及校准,建立了光学玻璃的离散元模型和超精密切削加工的模型,并对其微切削过程进行了模拟;分析了在不同刀具前角、切削深度及切削速度加工条件下对加工后表面裂纹形成的影响。结果表明:加工表面的裂纹数目和裂纹最大深度随切削深度的增大而增大,而随刀具前角的增大而减小;加工表面的裂纹数目随切削速度的增大而减小,裂纹最大深度随切削速度的增大而增大。     

基于Deform 3D的金属车削过程仿真

基于材料变形的弹塑性理论、热力耦合理论以及Usui磨损模型,采用有限元仿真技术,利用三维仿真软件Deform对车削过程进行仿真,得出了在不同切削用量下切削力的变化规律、切削过程中刀具中切削应力的分布情况以及刀具表面切削热的分布情况。仿真结果为生产实践中切削用量的优化选择提供理论依据。     

变截面螺旋垂直螺旋输送机离散元仿真

为提高垂直螺旋输送机的进料量,针对垂直螺旋输送机在实际生产中出现的进料堵塞问题,提出了一种变截面螺旋设计方法。使用离散元软件对传统的等截面螺旋与变截面螺旋垂直输送机的输送过程进行了仿真试验,提取了不同模型颗粒在变螺旋截面区域内速度分布以及输送质量流率,并得到了不同模型变截面区域内颗粒的填充率变化曲线。仿真结果表明:使用变截面螺旋设计后,物料进入输送机内部的垂直提升速度增加,进料部位物料填充率增加,垂直螺旋输送机的输送能力最大提升25%。     

TC4表面精整车削三维仿真与验证

为了分析无心车床精整车削钛合金线材过程中切削速度、进给速度、切削深度对切屑形貌、切削力和残余应力的影响,使用仿真模拟软件ABAQUS建立基于无心车床的三维有限元精整车削模型,并且通过试验设计与仿真结果进行对比分析。车削钛合金的过程中,高转速会形成较短的C形屑,有利于切屑的分离与断裂。由于主轴转速的增加,工件与刀具之间摩擦力降低,切削力随着主轴转速的增加而减小。由于进给速度增加,每转进给量随之增加,工件去除量增加,随着进给速度的增加切削力也随之增加。由于切削深度增加,切削去除量不断增加,因此切削力随切削深度的增大而增大。车削钛合金的过程中需要提高转速来降低切削力,有利于切削过程。同时进给速度较小时,易于生成C形屑,有利于车削过程。     

难加工材料超声车削有限元仿真

针对普通车削不能很好的满足一些难加工材料性能要求的情况,提出了超声波辅助车削技术,这项技术是将超声振动有规律地叠加在刀具上,形成稳定有规律的振动,这样就会产生动摩擦并且以动摩擦代替静摩擦。通过对超声车削加工和普通车削加工在不同切削速度和切削厚度时的有限元模拟仿真,分别探讨在相同条件下不同厚度、不同切削速度对瞬时切削力的影响;同时,对比普通车削和超声车削在加工过程中的等效应力云图,可以得出超声车削在加工难加工材料时的优越性。     

喷丸强化过程的有限元和离散元模拟

利用有限元法建立喷丸强化过程中单/多颗弹丸连续撞击靶材的数值分析模型,对于单弹丸撞击情况,探讨了弹丸参数(速度和角度)对靶材中残余应力场的影响,对于双弹丸连续撞击情况,探讨了第二颗弹丸速度对靶材中残余应力场的影响;建立了模拟喷丸强化过程的三维离散元模型并进行了数值试验研究,分析了喷丸强化过程的工艺参数(质量流速、初始速度、喷嘴攻角等)对颗粒流中弹丸间相互碰撞的影响;结合有限元和离散元计算结果,提出对喷丸强化工艺参数进行优化控制,提高喷丸强化的加工工艺水平,以实现更好的强化效果.     

沥青混凝土铣削过程的离散元仿真

对沥青混凝土的切削过程采用离散元软件PFC2D进行动态仿真,对沥青混凝土内部的各作用力用接触粘结模型进行模拟,然后通过计算和分析建立试验参数、模型参数及模型微观参数之间的联系,再通过单轴压缩试验校正模型参数。在不同的切削前角γ0、铣削速度vc、进给速度vf和切削深度th的铣削条件下,采用单因素法和正交试验的方法对刀具的受力进行研究,由正交表分析模拟结果得到刀具前角γ0为+5°、切削速度vc为15 m/min、进给速度vf为1.32 m/min和铣削深度th为20 mm时为最优铣削条件,此时铣刀受到的铣削力相对较小。     

基于离散元方法的双齿辊破碎机的仿真

双齿辊破碎机作为破碎机械的重要一员,在各大矿山开采中双齿辊破碎机发挥着重要作用。离散元法是基于分子动力学原理而提出的一种求解离散系统的熟知计算方法。论文采用离散元软件对双齿辊破碎机满载启动进行仿真,提取破碎齿在满载启动时的受力并根据该力利用有限元软件ANSYSWorkbench对破碎齿和齿环的强度和刚度进行研究。     

基于响应曲面法与离散元法的破碎过程能耗仿真分析

以降低破碎机的破碎能耗为目标,建立以PE250*400颚式破碎机为原型的的几何模型及颗粒物料模型,以梯形齿上底边长、动颚板与定颚板的啮角、动颚板的水平行程和动颚板的运动速度等4个因素作为优化变量,根据响应曲面法(RSM)设计原理对其进行分组试验,结合EDEM软件对物料破碎过程中能量的消耗以及断裂键数进行数值模拟。研究结果表明:破碎机破碎过程中单位能耗的破碎效果受梯形齿上底边长、啮角、动颚板的水平行程影响显著,而运动速度则次之,影响程度从大到小排列为动颚板的水平行程、上底边长、啮角、运动速度。另外,破碎过程中最优参数为梯形齿上底边长5mm、动颚板与定颚板的啮角17°、动颚板的水平行程40mm和动颚板的运动速度1m/s。     

高速干切削过程的三维有限元仿真与试验

针对淬硬轴承钢的干态车削过程,在Abaqus中建立考虑PCBN刀尖半径的热力耦合三维有限元切削模型。首次仿真预测出周期性绝热剪切引起的三维锯齿形切屑,并且切屑在刀屑接触面上的特征线和材料挤压流动方向,以及切屑自由表面沿进给量方向和沿切削深度方向的切屑形态与实际加工形成的切屑形态都能够很好的吻合。通过对切削力、切削温度,切削力和切屑形态预测分析,并与实验数据的比较,揭示了刀尖半径和主偏角对切削过程的影响。研究发现:刀尖半径增大到0.8mm时,工件材料挤压变形更显著,平均切向力增大了17N,与实验结果比较相符。斜角切削过程中材料受到的挤压变形力更大,温升更加明显,最高温度达到1289℃,与试验测量的切削区平均温度1100℃接近;预测的平均切向力为150N,与实验值相差只有7%。     

基于离散元理论的振动筛分数值模拟程序开发

依据离散元法理论对直线振动筛分过程进行了数值仿真,给出了程序运行的逻辑结构,并通过讨论确定了碰撞模型所选取的碰撞参数。通过引入CPU与GPU混合并行运算方法提高了数值仿真的运算效率,并依据运算结果讨论了并行运算对离散元三维数值仿真的影响。     

基于离散元理论的振动筛分数值模拟程序开发

依据离散元法理论对直线振动筛分过程进行了数值仿真,给出了程序运行的逻辑结构,并通过讨论确定了碰撞模型所选取的碰撞参数。通过引入CPU与GPU混合并行运算方法提高了数值仿真的运算效率,并依据运算结果讨论了并行运算对离散元三维数值仿真的影响。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

根据材料变形的弹塑性理论,建立了材料的应变硬化模型,采用有限元仿真技术,利用有限元软件ABAQUS对中碳合金钢40CrNiMo切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真,分析切削加工区域的应力、应变的分布。该方法比一般的试验法更省时省力,在研究金属切削理论、材料切削性能及开发刀具产品方面有着工程应用价值。