扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究

目的通过有限元仿真获得熔接涂层与基体结合界面处的应力分布特性,得到熔接涂层与基体的力学性能匹配性。方法应用ABAQUS有限元软件,将模型沿轴向和径向剖切,讨论不同扭矩载荷下镍基合金涂层和基体轴结合界面的应力分布规律,分析涂层厚度对结合界面处应力的影响。结果从模型剖切后采样结点的应力变化曲线看,基体和涂层的内部应力变化均匀,在基体和涂层结合处应力存在突变,涂层上的应力大于基体上的应力。涂层厚度从0.5 mm增大到1.0 mm时最大应力减小量约为18 MPa,从1.0 mm增大到2.5 mm时最大应力的减小量约为1 MPa,涂层厚度大于1.0 mm后最大应力减小量变化不明显。结合面两侧涂层和基体应力差值的最大值Δσ_(max)随着涂层厚度的增大有所减小,在涂层厚度小于1.0 mm时,变化较为明显。结合面底面处的应力突变随涂层厚度的增加而略有减小。结论在涂层和基体结合界面处存在应力突变,最大应力出现在涂层外表面的中心位置,增大涂层厚度可以减小应力突变,在涂层厚度较小时效果明显。     

燃焰法CVD金刚石厚膜制备工艺研究

用燃焰法进行了金刚石厚膜的沉积实验，制备了厚度约０．６ｍｍ的金刚石厚膜．用扫描电镜观察了金刚石厚膜的生长过程，研究了生长工艺．     

高速钻削碳纤维/铝合金叠层复合材料的钻削力有限元仿真

将不同的本构模型和失效准则写入VUMAT子程序,在ABAQUS/Explicit模块中建立CFRP/Al三维钻削有限元模型,仿真分析PCD麻花钻高速钻削CFRP/Al时轴向力、扭矩和应力分布的变化规律。仿真结果表明,高转速低进给可获得较小的轴向力和扭矩,进给量对轴向力和扭矩的影响更大,CFRP应力分布与碳纤维铺层方向一致。     

刀具前角对SiC_p/Al复合材料切屑形成及切削力的影响研究

采用整体性能定义SiC_p/Al复合材料,建立二维切削有限元仿真模型,应用ABAQUS有限元软件研究刀具前角对切屑的形成及其形貌、切削力变化等的影响。研究结果表明:刀具前角越大,形成的切屑尺寸越大;在切削深度较小时,负前角刀具形成的切屑多为小的碎片切屑,正前角刀具形成的切屑为较小的卷曲屑。在切削深度较大时,切屑更易发生断裂,即使前角较大,产生的切屑也主要呈短片状。切削力随刀具前角的增大而降低,切削高体份SiC_p/Al复合材料时切削力均具有周期性变化,其变化周期与切屑的形成过程具有较好的一致性。     

刀具结构对CFRP/Al制孔分层损伤影响的仿真研究

建立了不同结构刀具钻削CFRP/Al叠层板的有限元仿真模型,应用有限元仿真软件ABAQUS对CFRP/Al叠层板制孔过程中CFRP层间分层损伤特征及原因进行了仿真研究,并进一步分析了刀具结构对CFRP层间分层损伤的影响。研究结果表明:CFRP层间分层损伤形貌为椭圆型,椭圆长轴所在方向和纤维方向一致;套料钻制孔的CFRP层间分层损伤在相同层间位置比PCD麻花钻小得多。     

高速切削AF1410的切削温度有限元仿真分析

用Abaqus有限元分析软件建立WC硬质合金刀具高速切削AF1410高强钢的二维仿真模型,对切削过程进行模拟,获得切削过程中刀具、工件的温度分布情况,研究分析切削用量对工件的最高切削温度和稳定切削区平均最高温度的变化情况。结果表明:切削过程中刀具、工件的温度变化趋势可分为3个阶段,每个阶段变化特征不同,且刀-屑接触面附近工件的最高切削温度始终高于刀具;工件的最高切削温度和稳定切削区工件的平均最高温度均随切削速度和切削深度的增加而增加,但随切削深度的增加幅度较小;稳定切削区域工件平均最高温度随切削速度和切削深度的增加速率低于工件最高切削温度的增加速率。     

GH4169高温合金材料薄壁件模态分析

利用ABAQUS对GH4169高温合金薄壁板的固有频率和振型进行仿真分析,研究试件厚度、高度以及不同约束条件对振动特性的影响。结果表明:同一阶模态时,固有频率随高度的增加而下降,随厚度的增加而上升;相较于薄壁件高度的影响,薄壁板的厚度对固有频率的影响更大;在不同的约束条件下对同一阶模态,四边约束固有频率最高,单边约束固有频率最低;约束条件对试件的振型影响很大。研究结果有利于GH4169高温合金材料的切削加工用量选择。     

两面夹紧刀柄的结构及特点

长期以来 ,加工中心上一直采用 7/ 2 4锥度的单面夹紧ＢＴ刀柄实现刀具与机床主轴的连接。随着高速切削加工技术的发展 ,机床主轴转速显著提高(一般可达 10 0 0 0ｒ/ｍｉｎ以上 )。在高转速条件下 ,ＢＴ刀柄的连接性能显得不足 ,主要表现在以下几个方面 :(1)在高转速下 ,由于离心力的作用 ,主轴锥孔扩张 ,其扩张量大于刀柄扩张量 ,在拉紧机构作用下 ,刀柄向后窜动 ,使刀具轴向定位不准确 ,在停车换刀时 ,易导致拔刀困难。(2 )主轴与刀柄只有锥面结合 ,连接刚度低 ,尤其是在高转速下 ,由于离心力的作用 ,主轴锥孔大端扩张量大于小端扩张量 ,…     

基体表面粗糙度对金刚石薄膜涂层刀具附着强度的影响

应用扫描电镜和断续车削实验法研究了基体表面粗糙度对金刚石薄膜成核密度、成核状态及金刚石薄膜涂层刀具附着强度的影响,指出合理设计刀具基体表面粗糙度可提高金刚石薄膜涂层刀具附着强度。     

金刚石膜抛光装置的有限元分析

本文建立了金刚石膜抛光装置的实体模型,采用接触分析法计算抛光装置高速旋转时,抛光盘厚度和转速对抛光装置的强度、刚度的影响规律。结果表明：随着金刚石膜抛光盘厚度的增加,同一转速下,vonMises等效应力与径向位移的变化很小,而轴向位移在抛光盘厚度较小时呈直线上升趋势,当抛光盘厚度大于等于8mm时,轴向位移的变化逐渐趋于平稳。同时,对于同一厚度的金刚石膜抛光装置,随着转速的提高,vonMises等效应力和径向位移呈现相似的上升趋势,轴向位移却先上升后下降。文中得出的结论为金刚石膜超高速抛光机的设计和实际操作,提供了可靠的理论依据。