光学玻璃磨削亚表面裂纹的分析与深度预测研究

《光学玻璃磨削亚表面裂纹的分析与深度预测研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TG580.1+1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文光学玻璃磨削亚表面裂纹分析及深度预测研究硕士研究生：冷冰导师：赵航教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG580.1+1U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONGRINDINGSUBSURFACECRAC

2、KANDDEPTHPREDICTIONOFOPTICALGLASSCandidate：LengBingSupervisor：Prof.ZhaoHangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Ins

3、titution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光学玻璃为硬脆材料，磨削加工中产生的表面/亚表面损伤对光学玻璃的机械强度和光学性能造成严重影响。目前对硬脆材料磨削机理及亚表面裂纹的研究大多是基于准静态加载条件和压痕断裂力学，并未考虑砂轮上金刚石磨粒冲击效应对材料去除及损伤的影响。本文研究了典型的K9光学玻璃材料，以材料准静态特性为基础，考虑冲击过程中材料动态特性和刻划损伤特性，系统分析了冲击效应对磨削过程加工的影响规律，并提出了光学玻璃亚表面裂

4、纹预测模型。本文首先对K9光学玻璃试件进行维氏压痕实验。根据材料特性、加载载荷及压痕特征尺寸，利用半经验公式计算了材料的硬度和断裂韧性值。采用分离式霍普金森压杆装置对K9光学玻璃试件进行冲击实验，得到了材料在不同应变率下的动态力学性能、材料破碎形式，分析了冲击过程中应变率效应对材料性能的影响。其次，对K9光学玻璃试件进行单颗粒金刚石的准静态和动态冲击刻划实验。通过检测刻划后试件的表面及亚表面形貌，对比了动态冲击刻划与准静态刻划的不同。分析了不同刻划参数对磨削力及表面和亚表面损伤的影响规律，建立了刻划过

5、程中动态冲击效应大小评价标准，得出了冲击效应对刻划力及裂纹深度的影响规律。最后，对K9光学玻璃试件进行磨削实验。通过检测磨削后试件表面和亚表面裂纹形貌，分析了不同冲击效应下磨削力及亚表面裂纹的变化规律，提出了有关磨削参数和表面粗糙度的K9玻璃磨削亚表面裂纹深度预测模型，根据亚表面损伤深度的检测结果验证了理论模型的正确性。关键词：光学玻璃；单颗粒刻划；磨削；冲击效应；表面/亚表面裂纹-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractOpticalglassisakindofhardbrittlemat

6、erial,surface/subsurfacedamagesintheprocessofgrindingcauseseriousinfluencetothemechanicalstrengthandopticalpropertiesofopticalglass.Thegrindingmechanismofhardbrittlematerialsandtheresearchofsurfacecrackarebasedonthequasi-staticloadingconditionandtheinde

7、ntationfracturemechanics,withouttakingtheeffectofimpactabrasiveofgrindingwheelintoaccount.Inthispaper,thetypicalK9opticalglassmaterialwasinvestigated.Startingfromquasi-staticpropertiesofopticalglassmaterial,andcombingmaterialdynamicpropertiesandscratchi

8、ngdamagecharacteristicsintheprocessofimpact,theinfluencelawoftheimpacteffectongrindingprocesswasanalyzedandsurfacecrackpredictionmodelwasputforward.Firstly,VickersindentationexperimentswereperformedontheK9opticalglassspecimen.Acc