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超声振动辅助切削SiCp/Al复合材料的加工机理及试验
1
作者 林洁琼 吴明磊 +3 位作者 刘思洋 周岩 谷岩 周晓勤 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期182-198,共17页
切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(U... 切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(Ultrasonic vibration-assisted cutting,UVAC)两种加工方式,通过有限元仿真软件Abaqus对20%SiCp/Al复合材料的切削过程进行仿真模拟,阐释加工过程中刀具与工件的相互作用机理,并在同一参数下验证有限元仿真的准确性。通过设计单因素试验,对比两种加工方式及不同加工参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,得出最佳加工参数组合,并对最佳加工参数下表面形貌进行分析。模拟和试验结果表明,SiC颗粒断裂、颗粒耕犁、颗粒拔出以及Al基体撕裂是影响SiCp/Al复合材料加工质量的主要原因,刀具与颗粒不同的相对作用位置会产生不同的损伤形式。与常规切削相比,施加超声振动后可以有效抑制颗粒失效和基体损伤,使加工中的平均切削力(主切削力)降低33%,工件已加工表面粗糙度值最大减小量为531 nm,显著提高了表面质量。所建立的二维微观多相有限元模型,能够有效模拟铝基复合材料的加工缺陷和裂纹损伤问题,对提高难加工材料的高质量表面制备有重要借鉴意义。 展开更多
关键词 超声振动辅助切削 SICP/AL复合材料 加工机理 表面质量 切削力
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拟间歇振动辅助偏摆车削铝基碳化硅的切屑及表面质量研究
2
作者 邸皓晨 卢明明 +2 位作者 杜永盛 高强 赵世昕 《工具技术》 北大核心 2024年第12期93-98,共6页
为深入了解拟间歇振动辅助偏摆车削铝基碳化硅的加工机理,建立了拟间歇振动辅助偏摆车削和普通切削加工铝基碳化硅的三维仿真模型,分析不同切削速度下铝基碳化硅的基体与颗粒损伤及不同切削深度的切屑形貌。结果显示:拟间歇振动辅助偏... 为深入了解拟间歇振动辅助偏摆车削铝基碳化硅的加工机理,建立了拟间歇振动辅助偏摆车削和普通切削加工铝基碳化硅的三维仿真模型,分析不同切削速度下铝基碳化硅的基体与颗粒损伤及不同切削深度的切屑形貌。结果显示:拟间歇振动辅助偏摆车削铝基碳化硅的表面质量与刀具摆动有关,由于其存在切削力、摩擦力和进给力逆转现象,有利于铝基体的塑性创成和颗粒部分断裂,减少颗粒损伤,但随着切削速度的增加而逐渐减弱;与传统车削相比,拟间歇振动辅助偏摆车削的切屑为S形,更容易断裂。因此可以进一步完善拟间歇振动辅助偏摆切削难加工复合材料相关技术。 展开更多
关键词 拟间歇振动辅助偏摆车削 铝基碳化硅 表面质量 切屑形貌 三维有限元仿真
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猪笼草捕虫笼滑移区表面结构仿生加工研究 被引量：2
3
作者 靖贤 孙杰 +1 位作者 司文方 林洁琼 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第10期87-89,共3页
猪笼草捕虫笼表面具有着特殊的疏水性能,为广大学者在亲疏水性能研究方面提供了许多重要的启示,其表面仿生结构在微液检测、微流控、自清洁以及芯片散热等方面有着重要的应用前景。报告利用白光干涉仪对红瓶猪笼草捕虫笼滑移区表面形貌... 猪笼草捕虫笼表面具有着特殊的疏水性能,为广大学者在亲疏水性能研究方面提供了许多重要的启示,其表面仿生结构在微液检测、微流控、自清洁以及芯片散热等方面有着重要的应用前景。报告利用白光干涉仪对红瓶猪笼草捕虫笼滑移区表面形貌进行了检测,获取了新月体结构的特征尺寸,利用双光子聚合加工技术对其结构进行了仿生加工,通过分区域定位法实现了新月体结构的大面积阵列加工,并分别对滑移区表面组织以及其仿生新月体阵列结构进行了接触角测量,验证了微纳结构对液滴疏水性能的影响。此项工作为双光子聚合加工微纳结构应用于调控表面亲疏水性能的研究提供了参考。 展开更多
关键词 仿生加工材料 微纳结构 双光子聚合 猪笼草 疏水性
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拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削力与切屑形成研究 被引量：2
4
作者 卢明明 刁云龙 +2 位作者 杜永盛 赵世昕 邸皓晨 《工具技术》 北大核心 2023年第8期97-102,共6页
钛合金近年来被广泛应用在航空航天、医疗器械和军事工业等领域中,然而钛合金所固有的低导热系数、低弹性模量和高化学反应性使其可加工性能较差。为深入了解拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削机理,建立了拟间歇振动辅助偏摆车削和普... 钛合金近年来被广泛应用在航空航天、医疗器械和军事工业等领域中,然而钛合金所固有的低导热系数、低弹性模量和高化学反应性使其可加工性能较差。为深入了解拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削机理,建立了拟间歇振动辅助偏摆车削和普通切削加工钛合金的三维仿真模型,分析在不同切削速度(30mm/s,40mm/s,50mm/s)下钛合金加工的切削力与切屑形态。从试验结果可以看出:拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削力与切屑形成和刀具摆动有关,切削力存在摩擦力逆转和进给力逆转现象,有利于切屑排出,但随着切削速度的增加而逐渐减弱;拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切屑形态为波浪形,切屑形成复印了刀具摆动的轨迹,切屑的波浪形随着切削速度的增加而逐渐衰退。本研究可以为难加工材料拟间歇振动辅助偏摆车削技术的完善提供理论指导。 展开更多
关键词 拟间歇振动辅助偏摆车削 钛合金 切削力 切屑形成 三维有限元仿真
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混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统压电迟滞建模与补偿 被引量：1
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作者 卢明明 付喜锋 +2 位作者 周家康 宋盾兰 杜永盛 《电加工与模具》 2021年第5期58-62,共5页
针对混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统中由压电驱动导致的迟滞非线性问题开展研究。首先分析了该系统迟滞的产生原因,选择Bouc-Wen模型描述该系统各轴向子系统中输入电压与输出位移之间的数学关系,并引入前期粒子群算法和自调整转换概... 针对混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统中由压电驱动导致的迟滞非线性问题开展研究。首先分析了该系统迟滞的产生原因,选择Bouc-Wen模型描述该系统各轴向子系统中输入电压与输出位移之间的数学关系,并引入前期粒子群算法和自调整转换概率来提高传统花授粉算法的寻优能力和辨识精度;其次,依据Bouc-Wen模型进行控制策略设计,为提高系统控制精度及稳定性,在传统前馈控制基础上结合PID反馈控制构成复合控制策略补偿迟滞非线性;最后,以Y1轴向子系统为例,通过跟踪实验验证所设计复合控制策略的有效性,最大跟踪误差为0.304μm。采用复合控制策略进行迟滞补偿后,系统迟滞分量明显减小,系统具有更高程度的稳定性。 展开更多
关键词 椭圆振动辅助切削 压电迟滞特性 改进花授粉算法 复合控制策略
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