某特殊脆性材料切削加工的数值模拟

切削加工是制造业中的关键技术之一。与一般金属塑性成形不同的是，切削加工是一个使被加工材料不断产生分离的过程。目前，有限元模拟切削过程主要分为两种形式：即更新的Lagrange形式和Euler形式。在实际模拟过程中，前者使用更为广泛。这种方式的有限元模拟需要有一定的分离准则使切屑从工件上产生分离。另外，在加工过程中，有的切屑可产生连续塑性变形，而有的切屑则会产生锯齿状断裂。所以还应该有相应的断裂准则来模拟切屑的断裂。     

AFM针尖纳米切削晶向和切削方向影响的分子动力学

"建立了AFM针尖切削单晶铜的三维分子动力学模型,研究了工件材料不同晶向和刀具切削方向对切削过程中工件材料变形的影响．采用EAM势计算工件原子之间的作用,采用Morse势计算刀具原子之间的作用．模拟结果表明工件材料晶向和切削方向对纳米切削过程有显著影响．沿[110]方向切削比[100]方向切削产生的切屑结合更紧密,切削工件材料(110)晶向比切削工件材料(100)晶向产生的切屑体积更小,工件材料变形区域更小．研究了工件材料晶向和切削方向组合的不同纳米切削过程中系统势能变化情况．"     

炸药脆性材料切削加工数值模拟

目前，公开报道的切削工艺模拟研究中，大多数停留：在二维模拟上，而且是将工件约束，让刀具做直线进给运动，这样实际生产中工件或刀具的回转运动对切削加工过程的影响并没有体现出来。一般柱形件加工时工件做回转运动，刀具做进给运动，需采用更新的Lagrange网格来模拟三维的具有螺旋形运动轨迹的非正交切削。     

光学工艺 光学加工工艺与设备

TQ171．683 2005053948 KDP晶体塑性域超精密切削加工过程仿真=Simulation of ultra-precision cutting process of KDP crystal in ductile mode[刊,中]／陈明君(哈尔滨工业大学精密工程研究所． 黑龙江,哈尔滨(150001)),王景贺…∥光电工程．-2005, 32(5)．-69-72 提出了压痕实验与有限元仿真结合的方法。它采用 压痕深度与有限元仿真深度进行对比,可求解出KDP晶 体的塑性特性参数。建立了KDP晶体塑性域切削的有限 元模型,仿真研究了切削参数对KDP晶体表面形成过程 的影响。结果表明,在刀具前角为-40°左右时,工件表面 质量可达到最佳值。研究还发现,当刀具刃口半径为80 nm时,其能够产生切屑的最小切削厚度在10～30 nm之 间,此时法向切削力与主切削力之比为0．96,该结论对 KDP晶体超光滑表面的获取有着重要指导意义。图6参 6(严寒)     

混合物冲击温度的数值模拟

 介绍温度的数值模拟方法，采用三维动力学有限元程序模拟冲击压缩状态，分析了数值模拟的准确性。模拟了铜和铝两种金属单质组成混合物的冲击压缩性能，在分析了热传导影响后，计算了混合物的冲击温度和冲击绝热线。     

快速落刀装置的高速摄影分析

本文对M38高温合金切削过程中的切屑形成及获得根状切屑标本的弹簧冲击式测力-落刀装置的运动特性进行高速摄影分析,并与爆炸式落刀装置的运动特性进行比较;说明弹簧冲击式测力-落刀装置的运动特性较优。认为把高速摄影与判读分析技术应用于金属切削过程的研究很有意义。     

单点金刚石车削加工切削距离的计算

讨论了大型金属反射镜在金刚石车削中,金刚石刀具的磨损对加工精度的影响;详细介绍了超精密加工中几种典型零件形状单点金刚石车削加工的切削距离计算方法,经计算在加工直径为1000mm的圆盘工件时,当刀具的进给量为2μm/r,切削距离达到近400km。通过计算为加工大型光学元件刀具磨损规律的研究提供分析基础。     

数控编程的特征点及基本设置方法

在进行数控机床的编程和加工之前，必须确定刀具与机床及工件的相对位置。在参考点确定之后，刀具切削工件的各个方向的移动才有依据。本文着重阐述了机床零点、机床原点及工件零点问的重要关系及设置方法。     

单晶金刚石刀具后刀面沟槽磨损的石墨化生成过程分析（英文）

单晶金刚石刀具切削单晶硅时后刀面会发生剧烈沟槽磨损,严重影响零件加工质量和刀具寿命。为了从金刚石石墨化转变角度揭示沟槽磨损生长扩展机制,建立了金刚石刀具后刀面具有初始沟槽的分子动力学模型,模拟了切削单晶硅时初始沟槽处的工件材料流动行为与金刚石刀具晶体结构变化情况。结果表明,初始沟槽的存在改变了工件材料的流动状态;并且这种材料流动引起了刀具初始沟槽附近温度和能量的变化,温度升高了8%,势能提高了1.4%;通过分析金刚石刀具晶体结构发现,初始沟槽处的刀具材料发生了石墨化转变,并通过计算采样点处原子间键角,得到了石墨化转化率随着切削的进行不断升高,并最终趋于恒定的规律,当切削进入到稳定切削阶段时,石墨化转化率约为6%。     

单晶金刚石刀具后刀面沟槽磨损的石墨化生成过程分析

单晶金刚石刀具切削单晶硅时后刀面会发生剧烈沟槽磨损,严重影响零件加工质量和刀具寿命。为了从金刚石石墨化转变角度揭示沟槽磨损生长扩展机制,建立了金刚石刀具后刀面具有初始沟槽的分子动力学模型,模拟了切削单晶硅时初始沟槽处的工件材料流动行为与金刚石刀具晶体结构变化情况。结果表明,初始沟槽的存在改变了工件材料的流动状态;并且这种材料流动引起了刀具初始沟槽附近温度和能量的变化,温度升高了8%,势能提高了1.4%;通过分析金刚石刀具晶体结构发现,初始沟槽处的刀具材料发生了石墨化转变,并通过计算采样点处原子间键角,得到了石墨化转化率随着切削的进行不断升高,并最终趋于恒定的规律,当切削进入到稳定切削阶段时,石墨化转化率约为6%。     

微热控百叶窗驱动器的分析与模拟

提出一种适合微小卫星的微热控百叶窗驱动器,利用热电制冷片作为温控装置,利用高膨胀系数的金属作为活动部件,实现热控百叶窗的开合.建立了该驱动器的一维和二维物理数学模型,并利用有限元软件ANSYS对其工作过程进行了数值模拟.获得了其基本的性能特性.研究结果表明,与直接电加热双金属驱动元件相比,不同输入功率下,该新型驱动器的变形量分别为双金属的2.5～10倍,同时动作频率约为双金属的20倍左右.     

弹丸在混凝土靶中运动轨迹的数值模拟

 针对混凝土的破坏模式，将最初用于研究岩石破碎的连续损伤模型加入到三维非线性有限元动力分析程序LS-DYNA中。利用数值模拟方法研究了弹丸对混凝土的斜侵彻过程，对弹丸在混凝土靶中的几种可能运动轨迹进行了分析，得到了影响弹丸轨迹的几个因素。     

激光感生等离子体特性的三维数值模拟

在激光焊接过程中,作用于金属工件表面的高强度激光会引起材料的强烈蒸发,金属蒸汽与入射激光相互怍用,又会引起金属蒸汽部分电离,形成激光感生等离子体。本文采用三维模拟方法,考虑保护气和侧吹气的影响,对激光感生等离子体中的温度与速度分布进行了研究。     

高速碰撞问题的三维SPH数值模拟

以刚性弹体斜侵彻厚靶问题的三维SPH数值模拟研究为工作重点。以三维拉氏有限元流体动力学程序为基础，建立了适用于长杆弹斜侵彻问题研究的刚性弹体与SPH靶体相互耦合的三维数值模拟程序。     

激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用

采用激光驱动技术模拟高速运动金属颗粒与气体相互作用过程,研究高速气固两相流输运过程。采用驱动靶优化设计、激光参数调节等方法对颗粒加速过程进行控制,利用高时空分辨率、高精度瞬态实验诊断技术获取高速颗粒瞬态物理图像。通过求解三维雷诺平均Navier-Stokes方程和刚体飞行六自由度动力学方程数值模拟高速单颗粒与气体混合过程,方程采用高斯−赛德尔隐式方法进行时间推进求解。研究表明,激光驱动方法能够有效地发射金属颗粒,阴影照相技术能够有效获取高速颗粒物理图像。数值模拟给出了高速颗粒与气体作用的流场参数。     

带FCI液态包层的MHD效应及热变形模拟

本文结合CFD与FEM方法,对国际热核聚变实验堆(ITER)的双冷锂铅(DCLL)包层进行了"磁-热-流-固"多物理耦合场的三维数值模拟.基于电势方法,采用PISO算法和相容守恒格式求解了包含Lorentz力的不可压Navier-Stokes方程。应用有限元方法分析了DCLL包层关键部件流道插件(FCI)在热场和磁场耦合作用下的热应力.利用多物理场的顺序耦合算法获得了在强磁场作用下,包层内金属流体的压力、速度和温度分布,研究了各种厚度和导电率的FCI对于包层内MHD效应和传热性能的影响。     

泡沫金属复合相变材料的凝固及接触间距影响

相变材料(phase change material,PCM)具有解决能源利用时空不匹配问题的潜力,将PCM与泡沫金属进行复合是强化其传热性能的有效措施之一.本文针对一类泡沫金属复合PCM的凝固过程进行了三维数值模拟研究,分析了泡沫金属与恒壁温面不同接触间距对复合PCM凝固过程的影响规律.研究发现,复合PCM由于其泡沫...     

钛合金切屑形成过程的高速摄影研究

钛合金是航天、航空工业中的重要结构材料,但由于钛合金的切削加工性差、刀具摩损严重,加工易发生振动等原因,限制了加工质量和生产率的提高。而对于钛合金切屑形成过程的动态研究,为解决钛合金的难加工性将提供充分的依据。     

切削木屑卷曲形态控制的物理探究

纵向切削可以形成三种形态的木屑，即发条状切屑、板状切屑和螺旋状切屑。文章结合形变的基本规律，采用梁弯曲模型分析了发条状切屑的形成机制；基于运动合成与分解的基本原理，运用切应力模型解释了螺旋状切屑形成的原因。研究内容源于生产生活中的真实物理问题，其研究方法有利于突破大学物理教学中“囿于书本，桎于课堂”的思维定式，可以为物理专业大学生科创训练提供有价值的参考案例。     

矩形管道载氚热磁流体输运特性的数值模拟研究

聚变堆液态金属包层矩形管道中的氚输运过程与磁流体动力学(MHD)流动传热过程耦合在一起，形成了复杂的载氚热磁流体输运特性。基于开发的MHD流动与传热数值模拟程序对矩形管道中液态金属MHD流动传热特性及其氚输运的影响进行了数值模拟。该程序首先求解了动量守恒方程，并与理论解进行了对比验证，然后与能量守恒方程耦合求解，得到了温度影响下矩形管道中的液态金属流场分布，在此基础上对强磁场高核热梯度影响下的氚浓度分布进行了数值模拟，得到了氚浓度在管道中的分布特性。结果显示，液态金属在矩形管道中的流动传热对氚输运过程产生了显著影响。