磨料水射流切割大理石的试验及仿真研究

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1、工程硕士学位论文磨料水射流切割大理石的试验及仿真研究李井慧哈尔滨理工大学2015年3月国内图书分类号：TG664工程硕士学位论文磨料水射流对大理石切割能力的试验及仿真研究硕士研究生：李井慧导师：关砚聪教授申请学位级别：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TG664DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonSimulationandExperim

2、entofAWJCuttingMarbleCandidate：LiJinghuiSupervisor：GuanYancongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位

3、论文《磨料水射流切割大理石的试验及仿真研巧》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研巧工作所取得的成果。据本人所知，论义中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研巧成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，巧己在文中抖’明确方式注明。。本声明的法律结果将完全由本人承担作者签名：曰期；抑年５瓜下哈尔滨理工大学硕±学位论义使用授权书《磨料水射流切割大理石的试验及仿真研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究

4、成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本。レ、，允许论文被查阅和借阅本人授权哈尔滨理工大学可ッ采用影印缩印或其他复制手段保存论文，可臥公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密囚。（请在相应方框内打Ｖ）作者签名；日期：兴片年Ｊ月１日７导师签名：已於日期：Ｍ年３所巿、哈尔滨理工大学工程硕士学位论文磨料水射流

5、切割大理石的试验及仿真研究摘要磨料水射流加工是一种高效、环保的加工方法。因其工艺适应性强、切口质量好，近年来这项技术得到了迅速发展。在工业生产加工中表现出了传统加工无法比拟的优势。本文通过磨料水射流切割莱阳绿大理石材料的试验，以及多颗粒磨料粒子对大理石材料的切割过程的模拟仿真，深入研究高压磨料水射流切割大理石的破坏过程以及高压磨料水射流各加工参数对大理石材料切割深度的影响。本文以磨料水射流理论为基础，研究磨料水射流对硬脆材料的切割机理。对磨料水射流喷嘴进行了改进，从而使得磨料与水混合更均匀，提高喷嘴的使用寿

6、命。分析磨料水射流对硬脆材料的切割过程，主要包括水射流对材料的水楔作用、磨料颗粒的撞击和磨削作用以及磨料对加工表面的微细加工作用。通过正交试验，得出影响磨料水射流加工的主次要因素依次为水射流压力、磨料流量和靶距。通过单因素试验得出：当水射流压力增大时，切割深度在一定范围增加明显，继续增大压力时，增加不明显；当靶距增加时，切割深度先增加后减小；当磨料流量增加时，切割深度先增大后减小。多磨料颗粒射流切割过程的仿真采用光滑质点动力学法(SPH)与传统有限元法(FEM)耦合建模，模拟多颗粒磨料水射流对大理石的切割过

7、程。通过对不同加工参数的仿真，分析验证单因素射流压力试验结果与多磨料颗粒仿真结果变化趋势较为一致，并分析了对靶距和磨料流量仿真与试验结果偏差的原因。验证了在磨料水射流的切割机理研究中水楔作用和磨料干涉作用对最大切深的重要影响。通过对磨料水射流各加工参数试验和仿真，总结了各工艺参数对磨料水射流切割硬脆材料过程的影响规律，为磨料水射流实际应用中的工艺参数优化提供了参考。关键词磨料水射流；SPH方法；有限元仿真；大理石-I-哈尔滨理工大学工程硕士学位论文ResearchonSimulationandExperim

8、entofAWJCuttingMarbleAbstractAbrasivewaterjetmachiningtechnologyisakindofhighlyefficientprocessingmethodinenvironmentalprotection.Thetechnologyhasbeendevelopingrapidlyinrecentyears,becauseofitsStrongadaptabil