IMECH-IR  > 非线性力学国家重点实验室
金属高速切削动态不稳定行为
Alternative TitleResearch on the Dynamic Instability Behavior of High Speed Metal Cutting
王祺
Thesis Advisor戴兰宏
2016
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype博士
Degree Discipline固体力学
Abstract随着高端装备制造业的兴起,高效,节能,优质的金属高速切削技术逐渐进入人们的视线。目前,高速切削技术已经应用于航空航天,高速列车,机床制造,核电装备等行业,拥有广阔的发展前景。但是高速切削是一个极为复杂的非线性过程,复杂的加载条件,多场耦合效应的存在,使得高速切削涌现出了锯齿状切屑,黏滑摩擦等不同于普通塑性变形的动态不稳定流动行为。对这类问题的研究,不仅有助于高速切削加工技术的发展以及工程应用的普及,更有助于推动金属材料在极端加载条件之下的力学基础理论的研究。在工程和科研上都有着重大的意义。基于此,本文以典型难加工材料TC4钛合金为研究对象,采用理论与实验的研究方法。对金属材料高速切削不稳定流动现象进行了研究。 首先,对TC4钛合金高速切削的刀具-切屑接触面不稳定摩擦现象进行了研究。实验研究发现,随着切削速度的提高,刀屑接触面的摩擦行为从稳定滑动摩擦转变为了不稳定的黏滑摩擦。稳定性分析表明,摩擦失稳是由于二次剪切区的非线性摩擦与主剪切区的剪切失稳共同导致的。利用非线性理论分析了摩擦系统的时间-空间关联,发现失稳现象满足幂律分布,揭示了黏滑摩擦调控临界的非线性本质。 其次,研究了钛合金切削不稳定流动的尺寸效应,实验结果发现随着切削厚度减小,高速切削的周期性剪切失稳被抑制。理论分析表明,切削厚度减小后,非均匀塑性变形引起的应变梯度硬化超过了热软化,最终抑制了剪切带的产生。 再次。为了阐明金属高速切削周期剪切带的物理起源及热力耦合特性,研制了基于非接触式HgCdTe探测器的红外光学测温系统,时间分辨率可达微秒级,并对钛合金进行了高速切削测温实验,实验结果表明,钛合金切削过程的温升相对较高。 最后,结合高速红外测温系统,对钛合金动态塑性变形过程中功热转换系数的变化进行了实验测量,发现功热转换系数是随着塑性变形过程而变化的。基于位错动力学模型对切削失稳过程进行了整体建模,理论分析得到的功热转换系数的变化与实验结果吻合较好。同时根据功热转换系数变化的模型对系统进行了稳定性分析,提出了功热转换系数对切削失稳过程的影响因子W,对功热转换系数对切削失稳的影响进行了定量的分析。
Call Number31359
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59436
Collection非线性力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
王祺. 金属高速切削动态不稳定行为[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
Files in This Item:
File Name/Size DocType Version Access License
20166294548.pdf(5199KB)学位论文 开放获取CC BY-NC-SAApplication Full Text
Related Services
Recommend this item
Bookmark
Usage statistics
Export to Endnote
Google Scholar
Similar articles in Google Scholar
[王祺]'s Articles
Baidu academic
Similar articles in Baidu academic
[王祺]'s Articles
Bing Scholar
Similar articles in Bing Scholar
[王祺]'s Articles
Terms of Use
No data!
Social Bookmark/Share
 

Items in the repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.