导读:本文包含了磨削区论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:热源强度,理论模型,表面质量,磨粒受力
磨削区论文文献综述
何玉辉,冯珂,唐楚,唐进元[1]（2018）在《基于磨削力的磨削区表面温度场理论模型》一文中研究指出为研究磨削热产生的机理、改善加工质量,从磨削力的角度,分析磨削工件表面温度并进行纯理论建模。将磨削力分为切削变形力和摩擦力2部分,分别研究其同加工参数的关系。计算切削变形力和摩擦力的切向分力,并结合切向分力同热源强度的关系,建立磨削表面最高温度的理论模型。通过磨削45号钢并进行测温实验,确定模型中的常数,进而确定模型。研究发现:工件表面温度随切深、进给速度和砂轮转速增大而增大;表面温度模型的理论值与实验值之间的最大相对误差为5.04%,平均相对误差为2.47%。证明此方法可用于磨削表面温度场分析,进而改善加工表面质量。(本文来源于《金刚石与磨料磨具工程》期刊2018年03期）
叶林征[2]（2018）在《功率超声珩磨磨削区空泡溃灭微射流冲击特性及试验研究》一文中研究指出功率超声珩磨是一种超声辅助精密加工方法,依靠油石的运动达到去除材料及改变表面微观形貌的效果,加工过程中,由于超声波的传入磨削液中会产生空化效应,大量的空化泡产生并溃灭,空泡溃灭过程中会产生微射流、冲击波、声致发光等复杂的次级效应,会对材料表面产生不容忽视的影响,尤其是空泡溃灭微射流的冲击作用。目前为止国内外学者对空化观测、空泡动力学分析及空蚀试验分析等方面进行了大量的工作,相关理论体系已初步建立,但空化效应产生的次级效应还需深入的机理研究,并且功率超声珩磨等超声辅助加工中的空化研究还明显不足。因此,本文提出超声珩磨环境中空泡溃灭微射流冲击特性的研究,首先探究了超声珩磨微观磨削机理及磨削区内的空化效应,然后利用超声空化理论、流体力学、冲击动力学、材料力学、超声学等多学科的基本理论,重点探究了空泡溃灭微射流对材料的冲击作用以及此过程中液、固区域的行为变化,最后进行相关的试验分析及论证,主要工作包含以下几方面:(1)研究了超声珩磨微观磨削机理。考虑了超声珩磨微观加工过程中材料的尺度效应并采用了基于细观机制的应变梯度塑性理论,建立了单油石磨削力模型及比磨削能模型,发现考虑尺度效应时磨削力明显增大且珩磨深度对磨削力的影响最大;珩磨深度低至某一阈值(约1.4μm)后,随珩磨深度的继续减小,磨削力呈现非线性增大的趋势;当珩磨深度低于4.4μm继续降低时,比磨削能也会非线性增大。(2)探究了考虑热效应情况下磨削区单空泡特性的变化及珩磨因素对空泡特性的影响。结合空泡动力学理论,分别考虑了煤油蒸气的冷凝与蒸发、超声珩磨压力及珩磨头速度,构建了超声珩磨磨削区单空化泡的动力学模型,并利用Matlab软件仿真了空泡半径、泡内温度、泡内压强及泡内煤油蒸气分子数的动态演变规律;结果表明,在超声振动珩磨条件下,空化泡泡径受到较大抑制,但运动变化频率却加快,泡内压强与泡内温度的最小值较大,同时泡内煤油蒸气分子数较少;通过研究超声珩磨因素对空化泡运动过程的作用,发现珩磨压力有较大影响,而珩磨头的回转速度具有较小影响,往复速度几乎没有影响。(3)建立了空泡溃灭微射流冲击壁面的叁维流固耦合模型。针对空泡溃灭微射流冲击壁面这一物理现象,分别对水锤压力和滞止压力进行了简单数学计算,结果表明声压及珩磨压力对微射流冲击壁面过程的影响很小,可以忽略;微射流的冲击会使材料壁面产生高达10~4-10~6 s~(-1)量级的应变率,所以选用了考虑应变率效应的J-C本构模型;随后依据流体力学、固体力学及冲击动力学,分别建立了微射流冲击壁面的一维和叁维流固耦合数学模型。(4)探讨了微射流冲击过程中固体区域及液体区域的行为变化。通过耦合欧拉拉格朗日方法分析了不同微射流冲击条件下的壁面行为变化:空泡溃灭微射流垂直冲击时,壁面出现微型凹坑,壁面的峰值压力、最大变形深度及最大等效应变均出现在射流冲击的边缘,壁面塑性变形主要发生在冲击前期,等效应变呈环形分布;壁面压强随微射流冲击速度的增大而增大,凹坑深度由微射流速度和微射流直径共同决定且随其增大而增大,凹坑直径主要与微射流直径正相关且d_p/d_j≈0.95-1.2,而凹坑径深比则主要与微射流速度负相关且其比值约为15-80;微射流斜冲击时,微射流背侧的侧向射流速度较前侧低,且微射流背侧压强、凹坑深度、等效应变均大于前侧;随冲击角度的增大,壁面压强、凹坑深度及等效应变均先略有增大随后减小,特别是冲击角度为15o的微射流冲击效应最强。通过光滑粒子流体动力学耦合有限元法分析了微射流冲击过程中液体区域的行为变化:微射流冲击过程中形成的侧向射流速度高于微射流冲击速度,在本文所选数据下最高可达冲击速度的1.6倍,冲击中后期微射流中部粒子反向运动向上凸起。(5)进行了超声珩磨空化观测试验、空泡溃灭微射流冲击试验反演分析及超声珩磨空化正交试验。观察到超声珩磨油石周围液体中产生了明显的空化现象;应用基于球形压痕理论的反演分析方法对微射流冲击作用下材料表面的微型凹坑进行了逆向推理,表明凹坑等效应变、等效应力、微射流冲击强度及速度均与凹坑径深比密切相关,在16-68的径深比下,微射流冲击强度约为420-500 MPa,对应的微射流速度约为310-370 m/s;通过超声珩磨空化正交试验,分析了距离、超声振幅、试验时间叁个因素对凹坑最大直径、表面侵蚀率、表面粗糙度的影响:距离和振幅两试验因素对凹坑最大直径及单空化溃灭强度影响明显,且距离影响更大,即距离越小、振幅越大,凹坑最大直径越大;试验时间对表面侵蚀率的影响最为显着,其次是距离,且试验时间越长、距离越近,材料表面受侵蚀程度越大、整体空化强度越强;振幅则对材料表面粗糙度的影响最大,在距离5 mm、振幅65%、试验时间1/3 min条件下,试样表面粗糙度有所降低,表面质量略有提高,因此,在控制一定条件下,空化效应有助于工件表面质量的改善。(本文来源于《中北大学》期刊2018-06-05）
张小强[3]（2017）在《超声振动外圆珩磨磨削区温度场及单空化泡溃灭温度研究》一文中研究指出超声振动外圆珩磨是基于传统超声珩磨的基础上为进一步提高圆柱体外表面质量而提出的一种精密加工方式,珩磨过程中油石条上附加了大振幅、高频率的机械振动,油石条与工件之间受到珩磨压力的作用会产生大量珩磨热,致使珩磨磨削区温度升高,工件表面温度的升高会影响工件质量。目前针对传统磨削加工中磨削区温度场的研究主要集中于建模和温度测量,但以超声振动珩磨加工为背景所展开的研究还较为罕见。空化效应是磨削区常见的基本现象,空化泡在珩磨磨削区内生长、膨胀直至溃灭,在这个过程中空化泡内会聚集大量高温高压能量,然后伴随空化泡溃灭瞬间释放,该能量会对磨削区周围尤其是工件表面造成严重的热损伤,甚至在工件表面形成热损伤微坑。目前针对空化泡的研究主要集中于空化泡动力学,而对空化泡热力学方面的研究还处于起步阶段。因此,本文以超声振动外圆珩磨为基础,提出了以珩磨机理、热源模型理论、空化泡动力学、热力学平衡原理等为理论基础对超声振动外圆珩磨磨削区温度场及单空化泡热力学进行了基础研究,主要工作包括:(1)探讨了超声振动外圆珩磨基本机理。以珩磨本质磨粒-工件间的作用为基点,对珩磨磨粒进行了筛选;根据磨粒在工件上的磨削作用,对磨粒与工件之间的接触长度进行了理论推导,结合超声振动外圆珩磨过程中油石条同时进行往复和旋转运动的特性,将磨粒的复合运动纳入接触长度的计算过程中,从微观机理上揭示了外圆珩磨磨粒与工件之间的摩擦关系。(2)建立了超声振动外圆珩磨磨削区温度模型和磨削区热量分配模型。基于超声振动外圆珩磨这种特殊的加工方式,其珩磨油石条与工件之间的磨削接触长度及珩磨加工时间都与普通磨削有所不同,在传统热源模型理论的基础上,建立了对数热源分布的超声振动外圆珩磨磨削区热源模型;在珩磨磨削区内油石条与工件进行珩磨加工时会产生珩磨热量,传统磨削中,磨削热会以一定的比例分配到磨削区内,其中主要分配的有工件、磨削砂轮、冷却液以及磨屑,在超声珩磨的磨削区内,空化效应的存在会改变传统磨削热的分配形式,建立了考虑空化效应下珩磨热的分配比例模型,并分析了空化效应的对流换热系数。(3)对珩磨热量分配比例和珩磨磨削区温度场进行了数值计算。在空化效应下珩磨热的分配比例发生了变化,在比例分配模型中,多个磨削参数及珩磨参数都影响分配比例,首先计算了不同参数对模型中其余相关参数的影响,然后逐个分析各珩磨参数对珩磨热传入空化泡热量比例的影响,在超声主轴转速、超声波振动幅值、珩磨深度逐渐增大的过程中,传入空化泡的珩磨热比例也逐渐增加,但增大幅度和趋势有所不同,而当超声频率、油石往复速度和珩磨压力逐渐增大时,传入空化泡的珩磨热比例却逐渐减小,比较发现,珩磨压力对其影响最大;珩磨参数对磨削区温度场的影响各有不同,从变化趋势上,不同参数下珩磨磨削区温度基本呈现上升趋势,但在不同的珩磨参数组下其上升趋势和幅度不同,且在某些参数组下,珩磨磨削区温度在上升到一定程度后会有反弹趋势,这是由于珩磨时间短造成的,在珩磨参数中,超声波振动幅值的影响较为特殊,在其影响下磨削区温度并未表现出规律性的变化趋势,但在整体变化过程中,珩磨磨削区温度始终保持在一定范围,最低温度约为350k,而最高温度可以达到约1000k。(4)研究了超声振动外圆珩磨磨削区单空化泡动力学和溃灭温度。空化泡在珩磨磨削区内发生一系列动力学行为,在不同珩磨参数组下,其运动中所表现出的振动形式及振动幅度不同,建立了超声振动外圆珩磨磨削区单空化泡动力学模型;数值计算各珩磨参数对空化泡运动半径的影响,在参数变化时,空化泡会在磨削区振荡,在不同参数下,其振荡幅度不同,甚至在同一参数变化时,空化泡也会表现出不同的振动幅度甚至只发生微弱的振荡;在珩磨参数变化中,空化泡的最大振动半径可以达到初始半径的50倍;建立了珩磨磨削区单空化泡的溃灭温度模型,该模型以能量平衡为理论基础,建立在空化泡运动半径的基础上,并理论计算了空化泡溃灭时溃灭半径与溃灭温度之间的关系。(5)试验验证了超声空化泡溃灭热效应。分别在水和煤油两种不同的液体中对超声空化效应发生的强度进行了试验,不同环境下空化效应的产生时间和强度均不同,而相同环境下不同珩磨油石条上所表现出的空化状态也不同;利用铝箔纸对超声空化形成的热损伤进行了试验,在铝箔纸表面会形成形状、大小不一的空蚀坑,这与超声空化效应下空化泡溃灭时所释放的能量有关,且空化泡间相互作用对所形成空蚀坑的大小有明显影响;磨粒与空化耦合作用于铝箔纸表面时,磨粒会在冲击过程中粘结在铝箔纸表层,而所形成的空蚀坑与空化独立形成的相差较小,这表明与超声空化相比,磨粒所形成的冲击作用较小。(本文来源于《中北大学》期刊2017-06-01）
王高位[4]（2017）在《成形磨削区磨削液射流流场对磨削质量影响研究》一文中研究指出磨削加工技术在现代制造业中占据着非常重要的地位。新材料的不断出现,实现了工件在寿命、可靠度以及精度方面的提高。在磨削过程中,大量的热量传递到工件。随着磨削过程的不断进行,工件表面的能量不断聚集,从而形成了局部高温,局部的高温严重破坏工件表面的完整性以及使用性。工件也常常由于磨削中的累积温升而产生尺寸精度和形状精度误差。解决的办法常常是向磨削区提供充足的磨削液。但是高速旋转的砂轮带动其周边的空气形成了一个阻碍磨削液进入的气流场,因此对成形磨削砂轮接触区进行气流场以及气液两相流流场的研究,来解决磨削液的有效利用问题,显得十分有意义。论文针对成形磨削区磨削液射流流场对磨削质量影响为研究内容,建立几何模型和数学模型,以磨削原理和计算流体力学为基础,运用Fluent软件进行数值模拟计算和分析,分析磨削过程中气流场的分布特点以及气液两相流流场的射流规律,进而得出成形磨削接触区磨削液射流流场对磨削质量的影响,最终实现提高工件磨削质量以及砂轮使用寿命的目的。主要内容包括以下几个方面:(1)通过建模仿真,对比分析不同的半径、最小间隙以及砂轮转速下气流场的速度、压力以及回流等,得出了成形磨削砂轮接触区气流场的一般性规律。(2)以研究得出的气流场流场规律为铺垫,对成形磨削砂轮接触区进行气液两相流流场研究。通过叁维建模以及仿真,对比分析不同的喷射速度以及喷射位置下气液两相流场的体积分数、压力等,得出了磨削液最佳喷射速度和最佳喷射位置。(3)对气流场和气液两相流流场进行研究,找到了流场规律对磨削质量的影响,为保证磨削质量提供了依据。(本文来源于《大连工业大学》期刊2017-06-01）
李光[5]（2016）在《单层电镀CBN砂轮磨削区界线划分理论与实验研究》一文中研究指出单层电镀CBN砂轮缓进给磨削窄深槽这种新技术弥补了传统加工方法工序繁琐、加工效率低、生产成本高等缺点。单层电镀CBN砂轮磨削区界线划分理论研究对高表面质量槽侧面精确定位有重要意义。本文通过研究窄深槽侧面表面质量分界线的位置,探索了单层电镀CBN砂轮顶刃区与侧刃区分界理论,研究了不同磨削工艺参数(砂轮线速度、工件进给速度和磨削深度)对分界线位置和窄深槽表面质量的影响规律,为提高窄深槽结构类零件的产品质量和窄深槽的缓进给磨削技术的工程实际应用提供有效的理论支撑。本文的主要研究内容如下:(1)针对窄深槽磨削试验过程中发现的槽侧面表面质量分界线问题,研究了单层电镀CBN砂轮磨削区界线划分理论;通过窄深槽磨削试验研究磨削工艺参数对分界线位置影响规律:随着砂轮线速度的增加,窄深槽磨削深度的减小,分界线到槽底的距离逐渐减小;随着工件进给速度的增加,分界线到槽底的距离先减小后增大。(2)基于ANSYS有限元软件,模拟分析砂轮圆角半径、砂轮厚度、砂轮法向磨削力对单层电镀CBN砂轮磨削区分界线位置的影响,获得不同因素下窄深槽的应力场分布。仿真结果表明砂轮圆角半径、砂轮厚度、砂轮法向磨削力越大,分界线的位置越远离槽底。将仿真结果与试验结果进行对比,验证仿真结果的准确性。(3)检测磨削表面形貌、粗糙度值以及亚表层结构,研究窄深槽磨削表面完整性。试验结果表明:增大砂轮线速度和减小磨削深度有助于降低磨削表面沟痕和表面粗糙度值;而随着工件进给速度的增大,工件磨削表面的形貌变化不大,表面粗糙度值增大。磨粒的切削作用引起磨削表面塑性变形,晶格错位,使晶粒之间相互挤压破碎并细化成细小亚晶粒,磨削表面的亚表层金属材料晶格间距变大。(本文来源于《太原理工大学》期刊2016-04-01）
王建青,祝锡晶,郭策[6]（2015）在《功率超声珩磨磨削区椭球状空化泡动力学模型及数值模拟》一文中研究指出超声空化效应直接影响功率超声珩磨工件的表面质量、珩磨效率以及加工稳定性。基于能量平衡原理建立了磨削区椭球状空化泡动力学模型,采用MATLAB软件进行了数值模拟。从模拟结果可知:当不考虑液体介质的粘滞阻尼、时间滞后等因素时,单个椭球状空化泡动力学规律与球状空化泡类似,表现为类似于稳态空化的过程;珩磨压力、油石转速等磨削区特有的加工环境对近椭球状空化泡的生长和压溃影响较大。在数值模拟的基础上又进行了相应试验研究,证实油石表面超声空化泡的存在及功率超声振动珩磨磨削区的超声空化效应受到油石表面叁维微观形貌影响。(本文来源于《机械设计与研究》期刊2015年05期）
汪帮富,丁吉凯,殷振,曹自洋[7]（2015）在《磨削区内气流场及压力分布的仿真与实验研究》一文中研究指出在磨削加工过程中,由于磨削区空气场的存在,阻碍大量的冷却液顺畅地进入磨削区,这将影响磨削热的排出,进而影响加工质量。为了提高磨削质量,就需要去认识和掌握磨削区里空气场的基本特性。采用数学仿真与模拟的方法,运用有限元仿真分析软件,对不同加工条件下的气流层进行仿真和模拟,从而得到了磨削区气流层的压力分布情况和气流速度分布情况。最后建立实验测试平台,测得磨削区的压力分布图。对比分析仿真和实验结果,总结出了气流层的压力与分布规律。(本文来源于《机床与液压》期刊2015年15期）
李旷雅[8]（2015）在《功率超声珩磨磨削区单空化泡动力学及溃灭温度分析》一文中研究指出功率超声珩磨加工过程中,磨削区常有大量空化泡产生,它们会快速膨胀、压缩直至崩溃,并在崩溃瞬间产生高温高压等现象。为了探讨其对超声珩磨加工过程的影响,本文对其动力学行为及溃灭特性进行了研究。首先以磨削液为液体介质,研究了超声振动珩磨环境下单个气泡的动力学特性。将气泡大于初始半径的运动过程看作是等温过程,而气泡小于初始半径的运动过程看作是绝热过程,建立了动力学模型,并运用MATLAB软件中的4-5阶Runge-Kutta进行求解,探讨了各影响因素对其运动规律的影响。研究发现,超声珩磨磨削区空化泡的运动较稳定,但频率较快、振幅较小。珩磨压力对空化泡运动规律影响较大,对空化泡溃灭过程有促进的作用。而回转速度、往复速度的影响则相对较小。磨削液的粘滞系数越大,空化泡的振幅越小。环境温度的升高会使得较小的空化泡运动幅度更加剧烈,而较大的空化泡会逐渐变得平稳。声压幅值对空化泡运动规律的影响也比较大,当Pα<Po+PH时,空化很难发生,当Pα≥Po+PH时,随着声压幅值的增加,空化泡的振幅会明显变大,且更易于被压溃,空化程度更加剧烈。然后针对磨削区单空泡建立并求解了空泡溃灭瞬间的最大温度、压强公式,运用MATLAB软件分析了各因素对溃灭温度、压强的影响。结果表明：超声珩磨磨削区空化泡溃灭瞬间的最大温度Tmax、最大压力Pmax比普通超声空化的要大,但随着环境温度的升高二者差距会逐渐减小。Tmax、Pmax会随着珩磨压力、声压幅值的增大明显增大,随着环境温度的升高迅速减小,虽然也会随珩磨头回转速度及往复速度的增大有所增大,但增幅较小。最后建立了超声珩磨环境中单空化泡CFD几何模型,结合己经得到单空泡溃灭瞬间产生的高温,运用FLUENT软件对其扩散过程进行了分析。发现空化泡溃灭瞬间产生的高温会先传递给磨削液,并随着磨削液的流动快速传递给工件和油石,所选研究对象系统温度随着溃灭温度的扩散会提升1-2K。空化泡溃灭所产生的高温区域会随着磨削液的流动而改变位置，并使得工件表面存在瞬时高温，影响超声珩磨加工。(本文来源于《中北大学》期刊2015-05-28）
王海星[9]（2015）在《聚焦超声汽雾冷却工艺参数对磨削区换热影响的实验研究》一文中研究指出由于磨削加工过程中,砂轮的高速旋转,在砂轮周围会形成气流场,由气流场产生的“气障”会阻碍磨削液的有效注入,从而影响磨削加工过程中的冷却效果,工件不能有效的降温。因此,普通的冷却方式很难满足磨削加工过程中的冷却需求。实现对磨削区的有效冷却关键是要施加给磨削液足够的推动力,使其能克服气流层的阻力,从而顺利达到磨削区。基于聚焦超声的声动力效应,以及汽雾介质具有的强换热能力,课题组采用聚焦超声汽雾冷却的方式对磨削区进行冷却,探究聚焦超声汽雾冷却对磨削温度的影响规律。运用热学领域的强化换热思想,探究聚焦超声汽雾冷却的换热能力,通过改变对发热板的加热电压,得到一系列对应的平衡温度,计算出聚焦超声雾化冷却状态下的热流密度以及换热系数。发现其换热系数强于普通的水射流,聚焦装置可以有效增强超声汽雾的换热能力。并且温度越高,越能体现聚焦超声汽雾冷却的优势。进行聚焦超声汽雾冷却实验,首先要研究的工艺参数就是喷嘴的位置,不同的喷嘴位置,汽雾进入磨削区的量和方式会不同,造成不同的换热效果。通过改变喷嘴与砂轮中心的水平距离,喷嘴与工件上表面的夹角以及喷嘴与工件上表面的垂直距离,探究不同位置时的磨削温度变化规律,由实验结果可以看出:喷嘴离砂轮的水平距离越近,换热效果越好,与工件表面有一定的夹角时比水平情况下换热效果好。因为喷嘴离砂轮越近,汽雾突破砂轮周围气流场的能力就越强,进入磨削区的冷却液就更多。选出合适的喷嘴位置,进行聚焦超声汽雾冷却条件下的换热实验。雾化冷却之前,作为对比,先进行干磨时的磨削实验,聚焦超声汽雾冷却时,改变雾化量,探究不同雾化量时的磨削温度变化规律,同样的雾化量情况下不加聚焦装置,与有聚焦装置的情况下对比。总结实验数据,分析得出,磨削深度对磨削温度的影响最明显,超声雾化冷却可大幅度降低磨削区的温度,增大雾化量,聚焦超声汽雾的换热能力增强;同等雾化量时有聚焦装置的情况下换热能力明显增强。(本文来源于《河南工业大学》期刊2015-05-01）
王宇钢,裴少勇,修世超[10]（2015）在《磨削区气流运动特性仿真与实验研究》一文中研究指出在对磨削区气流运动特性研究的基础上,应用FLUENT仿真软件建立磨削区有限元模型,仿真计算不同工作条件下磨削区气流的压力及速度分布特性.结合磨削加工实验,研究磨削区气流运动对工件表面完整性的影响并对仿真结果进行验证.研究结果表明,磨削区气流运动会阻碍磨削液有效进入磨削区.当磨削液喷入方位接近砂轮与气流运动的速度同向区时,可提高工件表面质量,磨削液的利用效果好,磨削过程绿色度得到提高.(本文来源于《东北大学学报(自然科学版)》期刊2015年01期）
磨削区论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
功率超声珩磨是一种超声辅助精密加工方法,依靠油石的运动达到去除材料及改变表面微观形貌的效果,加工过程中,由于超声波的传入磨削液中会产生空化效应,大量的空化泡产生并溃灭,空泡溃灭过程中会产生微射流、冲击波、声致发光等复杂的次级效应,会对材料表面产生不容忽视的影响,尤其是空泡溃灭微射流的冲击作用。目前为止国内外学者对空化观测、空泡动力学分析及空蚀试验分析等方面进行了大量的工作,相关理论体系已初步建立,但空化效应产生的次级效应还需深入的机理研究,并且功率超声珩磨等超声辅助加工中的空化研究还明显不足。因此,本文提出超声珩磨环境中空泡溃灭微射流冲击特性的研究,首先探究了超声珩磨微观磨削机理及磨削区内的空化效应,然后利用超声空化理论、流体力学、冲击动力学、材料力学、超声学等多学科的基本理论,重点探究了空泡溃灭微射流对材料的冲击作用以及此过程中液、固区域的行为变化,最后进行相关的试验分析及论证,主要工作包含以下几方面:(1)研究了超声珩磨微观磨削机理。考虑了超声珩磨微观加工过程中材料的尺度效应并采用了基于细观机制的应变梯度塑性理论,建立了单油石磨削力模型及比磨削能模型,发现考虑尺度效应时磨削力明显增大且珩磨深度对磨削力的影响最大;珩磨深度低至某一阈值(约1.4μm)后,随珩磨深度的继续减小,磨削力呈现非线性增大的趋势;当珩磨深度低于4.4μm继续降低时,比磨削能也会非线性增大。(2)探究了考虑热效应情况下磨削区单空泡特性的变化及珩磨因素对空泡特性的影响。结合空泡动力学理论,分别考虑了煤油蒸气的冷凝与蒸发、超声珩磨压力及珩磨头速度,构建了超声珩磨磨削区单空化泡的动力学模型,并利用Matlab软件仿真了空泡半径、泡内温度、泡内压强及泡内煤油蒸气分子数的动态演变规律;结果表明,在超声振动珩磨条件下,空化泡泡径受到较大抑制,但运动变化频率却加快,泡内压强与泡内温度的最小值较大,同时泡内煤油蒸气分子数较少;通过研究超声珩磨因素对空化泡运动过程的作用,发现珩磨压力有较大影响,而珩磨头的回转速度具有较小影响,往复速度几乎没有影响。(3)建立了空泡溃灭微射流冲击壁面的叁维流固耦合模型。针对空泡溃灭微射流冲击壁面这一物理现象,分别对水锤压力和滞止压力进行了简单数学计算,结果表明声压及珩磨压力对微射流冲击壁面过程的影响很小,可以忽略;微射流的冲击会使材料壁面产生高达10~4-10~6 s~(-1)量级的应变率,所以选用了考虑应变率效应的J-C本构模型;随后依据流体力学、固体力学及冲击动力学,分别建立了微射流冲击壁面的一维和叁维流固耦合数学模型。(4)探讨了微射流冲击过程中固体区域及液体区域的行为变化。通过耦合欧拉拉格朗日方法分析了不同微射流冲击条件下的壁面行为变化:空泡溃灭微射流垂直冲击时,壁面出现微型凹坑,壁面的峰值压力、最大变形深度及最大等效应变均出现在射流冲击的边缘,壁面塑性变形主要发生在冲击前期,等效应变呈环形分布;壁面压强随微射流冲击速度的增大而增大,凹坑深度由微射流速度和微射流直径共同决定且随其增大而增大,凹坑直径主要与微射流直径正相关且d_p/d_j≈0.95-1.2,而凹坑径深比则主要与微射流速度负相关且其比值约为15-80;微射流斜冲击时,微射流背侧的侧向射流速度较前侧低,且微射流背侧压强、凹坑深度、等效应变均大于前侧;随冲击角度的增大,壁面压强、凹坑深度及等效应变均先略有增大随后减小,特别是冲击角度为15o的微射流冲击效应最强。通过光滑粒子流体动力学耦合有限元法分析了微射流冲击过程中液体区域的行为变化:微射流冲击过程中形成的侧向射流速度高于微射流冲击速度,在本文所选数据下最高可达冲击速度的1.6倍,冲击中后期微射流中部粒子反向运动向上凸起。(5)进行了超声珩磨空化观测试验、空泡溃灭微射流冲击试验反演分析及超声珩磨空化正交试验。观察到超声珩磨油石周围液体中产生了明显的空化现象;应用基于球形压痕理论的反演分析方法对微射流冲击作用下材料表面的微型凹坑进行了逆向推理,表明凹坑等效应变、等效应力、微射流冲击强度及速度均与凹坑径深比密切相关,在16-68的径深比下,微射流冲击强度约为420-500 MPa,对应的微射流速度约为310-370 m/s;通过超声珩磨空化正交试验,分析了距离、超声振幅、试验时间叁个因素对凹坑最大直径、表面侵蚀率、表面粗糙度的影响:距离和振幅两试验因素对凹坑最大直径及单空化溃灭强度影响明显,且距离影响更大,即距离越小、振幅越大,凹坑最大直径越大;试验时间对表面侵蚀率的影响最为显着,其次是距离,且试验时间越长、距离越近,材料表面受侵蚀程度越大、整体空化强度越强;振幅则对材料表面粗糙度的影响最大,在距离5 mm、振幅65%、试验时间1/3 min条件下,试样表面粗糙度有所降低,表面质量略有提高,因此,在控制一定条件下,空化效应有助于工件表面质量的改善。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
磨削区论文参考文献
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