[发明专利]动态划痕弹性回复的预测方法在审
申请号: | 202111678464.4 | 申请日: | 2021-12-31 |
公开(公告)号: | CN114324146A | 公开(公告)日: | 2022-04-12 |
发明(设计)人: | 姜峰;张涛;徐西鹏;邱天;黄国钦;黄辉 | 申请(专利权)人: | 华侨大学 |
主分类号: | G01N19/02 | 分类号: | G01N19/02;G06F30/20 |
代理公司: | 厦门市首创君合专利事务所有限公司 35204 | 代理人: | 张松亭 |
地址: | 362000 福建省*** | 国省代码: | 福建;35 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 动态 划痕 弹性 回复 预测 方法 | ||
本发明公开了动态划痕弹性回复的预测方法,包括:步骤1,建立单颗磨粒划擦过程的力学模型以及划擦区域的温度模型;步骤2,通过迭代计算进行模型求解,得到划擦过程中热力耦合平衡状态下划痕区域材料的应力状态;步骤3,结合划痕弹性回复模型,建立单颗磨粒动态划擦弹性回复模型。它具有如下优点:预测精度高。
技术领域
本发明涉及精密超精密加工技术领域,尤其涉及一种态划痕弹性回复的预测方法。
背景技术
磨削加工因其加工精度高,加工表面质量好等优势已经成为硬脆材料主流的加工工艺,磨削过程是大量离散分布在磨具表面的磨粒滑擦、耕犁、切削的综合作用,各种物理现象产生机理复杂,导致了磨削过程的复杂性。至今为止,磨削机理研究仍是一个研究热点问题。单颗磨粒是磨削加工过程去除材料的基本单元,研究动态划擦中的弹性回复现象对研究磨削机理具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种态划痕弹性回复的预测方法,其克服了背景技术中所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是:动态划痕弹性回复的预测方法,包括:
步骤1,建立单颗磨粒划擦过程的力学模型以及划擦区域的温度模型;
步骤2,通过迭代计算进行模型求解,得到划擦过程中热力耦合平衡状态下划痕区域材料的应力状态;及
步骤3,结合划痕弹性回复模型,建立单颗磨粒动态划擦弹性回复模型。
本技术方案与背景技术相比,它具有如下优点:(1)指出动态划擦与准静态划擦划痕弹性回复存在差异的本质是材料的动态力学性能与准静态力学性能之间的差异;(2)通过迭代法求解动态划擦过程的热力耦合问题;(3)预测精度较高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为具体实施方式的球-盘摩擦试验所用金刚石摩擦球。
图2为具体实施方式的球盘摩擦试验结果。
图3为具体实施方式的金刚石的热物理属性模型。
图4为具体实施方式的动态划擦弹性回复模型迭代计算流程图。
图5为具体实施方式的单晶金刚石高速划擦划痕弹性回复计算收敛性。
图6为具体实施方式的单晶金刚石高速划擦所采用的单颗磨粒。
图7为具体实施方式的划擦深度与残余深度以及划擦力对应关系。
图8为具体实施方式的试验和理论计算划痕弹性回复量对比。
具体实施方式
请查阅图1至图8,一种动态划痕弹性回复的预测方法,包含:
(1)选取工件材料单晶金刚石,建立单晶金刚石的动态划擦弹性回复模型;首先建立单晶金刚石本构方程,该单晶金刚石本构方程包含应变率强化效应及温度软化效应,再建立单晶金刚石和金刚石磨粒的热物理属性模型及单晶金刚石与金刚石磨粒之间的摩擦模型;
(2)建立单晶金刚石工件应变率强化模型;在划痕和压痕有限元模型中工件材料属性采用线性硬化本构模型,单晶金刚石(100)晶面的屈服强度表示为公式26,对相关数据进行拟合,得到单晶金刚石的应变率强化模型为公式27;
(3)建立单晶金刚石的温度软化模型;利用高温硬度计开展单晶硅高温压痕试验,以20℃的硬度为基准,对高温条件下单晶金刚石的硬度进行归一化并进行多项式拟合,得到公式28所示的单晶金刚石的温度软化模型;
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