[发明专利]一种用于标定滚抛磨块摩擦系数的方法

说明书

本发明属于光整加工技术领域，提出了一种用于标定滚抛磨块摩擦系数的方法，包括以下步骤：通过滚抛磨块休止角测试装置进行泻落试验，得到滚抛磨块休止角实验值α；通过离散元仿真建立模型进行不同接触参数下的仿真实验，得到滚抛磨块休止角仿真值β；使用响应曲面试验法重复仿真实验，并求出休止角仿真值β与实验值α之间的相对误差δ；进行回归分析，得到滚抛磨块的摩擦系数。本发明的摩擦系数标定方法简单可靠，易于实现，可标定出滚抛磨块的全部摩擦系数，为进一步进行滚磨光整加工工艺参数优化奠定了基础。

技术领域

本发明属于光整加工技术领域，具体涉及一种用于标定滚抛磨块摩擦系数的方法。

背景技术

离散元法是用来解决不连续介质问题的数值模拟方法，可以预测散体颗粒动力学行为，在滚磨光整加工研究领域中有很高的应用前景。在使用离散元法分析滚磨光整加工过程中滚抛磨块力学行为时，滚抛磨块的摩擦系数的设定对分析结果影响很大；而不同种类、不同形状、不同表面质量的滚抛磨块，其摩擦系数不同，故需要在具体情况下进行滚抛磨块摩擦系数的测定。目前，国内还没有能测量滚抛磨块各种摩擦系数的仪器设备，通常通过对一些基本物料参数实验进行仿真，如休止角、滑板实验、料仓卸料等，使用正交试验法不断的调整组合参数，使仿真出来的物料堆积角、滑板倾斜角、卸料质量流率等与真实情况相接近，用以标定滚抛磨块的摩擦系数。如文献(张荔，李文辉，杨胜强.滚磨光整加工中磨料颗粒堆积角的离散元参数标定[J].中国科技论文，2016,11(16):1821-1825.)对LL05离心式滚磨光整加工设备所用的Φ5mm球形滚抛磨块进行了标定，但只能较为准确的标定滚抛磨块间的静摩擦系数，在标定滚抛磨块间的滚动摩擦系数时存在很大的误差。为此，如何准确的标定出滚抛磨块的摩擦系数，是使用离散元法进行滚磨光整加工模拟的关键，也是进一步进行滚磨光整加工工艺参数优化的基础。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于标定滚抛磨块摩擦系数的方法，以解决滚抛磨块摩擦系数的标定问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于标定滚抛磨块摩擦系数的方法，包括以下步骤：

S1、通过滚抛磨块休止角测试装置进行泻落试验，得到滚抛磨块休止角实验值α；

S2、通过离散元仿真建立与滚抛模块休止角测试装置相同的仿真模型，并设定滚抛模块的本征参数与接触参数的值，所述本征参数包括泊松比、剪切模量、密度，滚抛磨块间的回弹系数、滚抛磨块间的静摩擦系数、滚抛磨块间的滚动摩擦系数、滚抛磨块与载料板间的回弹系数、滚抛磨块与载料板间的静摩擦系数、滚抛磨块与载料板间的滚动摩擦系数；

S3、以与所述泻落试验中相同的速度进行试验，形成稳定的仿真滚抛磨块堆，对所述仿真滚抛磨块堆进行测量，得出滚抛磨块休止角仿真值β；

S4、使用响应曲面试验法，不断调整仿真模型中的接触参数的值，重复进行步骤S3，得到不同接触参数组合下的滚抛磨块休止角仿真值β，并根据公式求出休止角仿真值β与休止角实验值α之间的相对误差δ；

S5、对步骤S4中的相对误差δ取绝对值后进行回归分析，建立接触参数与相对误差δ之间的回归模型，得到相应的回归方程；

S6、求解得到的回归方程的最小值，得到所述滚抛磨块的摩擦系数。

所述步骤S4具体包括以下步骤：

S401、以接触参数作为试验因素，每个因素选高低两个水平，通过Plackett-Burman试验设计进行仿真试验，得到每次仿真试验的滚抛磨块休止角仿真值β，并对试验结果进行分析，得出接触参数中影响滚抛磨块休止角的显著因素；

S402、将步骤S401中得到的3个对滚抛磨块休止角仿真值β影响显著的因素作为试验因素，进行最陡爬坡试验设计，重复进行步骤S3，得到滚抛磨块休止角仿真值β，并根据公式求出休止角仿真值β与休止角实验值α之间的相对误差δ；