SiCpAl复合材料钻削加工的棱边缺陷研究硕士学位论文

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1、目录摘要SiCp/Al复合材料具有良好的物理及力学性能，因此，受到科研界人士的高度重视。由于sic增强颗粒的加入使其给切削加工带来诸多不便，在加工结束后工件边缘位置经常会出现崩边、碎裂及剥落等棱边缺陷，这将使得其在实际应用中的使用价值降低。本文通过有限元与实验相结合的方法对SiCp/Al复合材料的钻削过程中棱边缺陷的形成机理及影响因素进行研究，并将结果与实验结果进行对比，阐述出有限元方法与实验方法存在差别的原因。具体研究工作如下：首先，通过有限元方法对钻削过程中棱边缺陷的形成机理进行具体叙述，假如复合材

2、料为均匀的各向同性，其棱边缺陷的形成过程简要分为四个过程：剪切变形阶段，应力传播阶段，扭曲变形阶段，棱边缺陷形成阶段；并将有限元仿真结果与实验结果相比较，阐述它们存在差别的原因；产生棱边缺陷离不开切削力的作用，通过分析拉应力和压应力的作用来进一步理解棱边缺陷形成机理。其次，通过有限元方法对建立了SiCp/Al复合材料的微观有限元模型，因为该模型更能贴近实际的材料结构，由此将钻削过程分为五个阶段：剪切变形阶段、微裂纹萌生阶段、明显应力传播阶段、断裂形成阶段、棱边缺陷形成阶段；同时，研究了切削参数对切削力及

3、棱边缺陷的影响规律，结果表明随着进给速度的增加切削力及棱边缺陷值均呈增大趋势；将两种不同的仿真结果进行对比研究，得出结论包括增强颗粒的微观模型的棱边缺陷值大于均匀模型的棱边缺陷值；最后研究增强颗粒的体积分数对棱边缺陷及切削力的影响，得出结论随着体积分数的增加棱边缺陷及切削力均呈增大的趋势。最后，通过实验的方法研究了切屑与棱边缺陷的关系、棱边缺陷形貌形成的原因；采用正交实验方法对棱边缺陷的影响因素进行研究，并通过回归分析的方法对其进行验证，两者结果均得出进给量对棱边缺陷的影响最大，其次为sic颗粒的体积分

4、数，最后为切削速度的影响；将部件进行添加挡板处理，对其进行变应力的有限元仿真，结果表明棱边缺陷值有很大程度的减少。目录关键词：SiCp/Al复合材料；钻削；棱边缺陷；有限元分析；实验研究；目录AbstractBecauseSiCp/Alcompositematerialshadgoodphysicalandmechanicalproperties,sothepeoplefromscientificcommunityhaveattachedgreatimportancetoit.Butitsgoodper

5、formancealsobroughtmanydifficultiestomachining.Forexampleontheedgeofworkpiecefrequentlyappearedsidedamage,fractureandedgedefectsafterthemachining,thesephenomenawereedgedefectswhichwouldreduceditsusevalueinpracticalapplication.Inthispaper,throughcombining

6、thefiniteelementandexperimentalanalyzedtheformationmechanismandinfluencingfactorsofedgedefectsofSiCp/Alcompositematerialsduringtheprocessofdrilling.Comparingtheexperimentalresultswiththeexperimentalresults,hepaperwouldexpoundedthereasonwhytherewerediffer

7、encesbetweenthefiniteelementmethodandexperimentmethod.Thespecificresearchworkasfollowed:Firstofall,usingfiniteelementmethodintroducedtheformationmechanismofedgedefectsduringtheprocessofdrilling,theformationprocesswhichdidn’taddreinforcingparticleswasbrie

8、flydividedintofourprocesses:thephaseofsheardeformation,stresstransmission,distortionandedgeeffectformation.Thefollowingcomparedfiniteelementsimulationresultswithexperimentalresults,expoundedthereasonwhytherewereadifference