基于流-固耦合力学原理的金属切削机理研究

基本信息
批准号:11572337
项目类别:面上项目
资助金额:78.00
负责人:马维
学科分类:
依托单位:中国科学院力学研究所
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李志强,辛浩,双飞,苏步云,陈相宇,杨泰峰
关键词:
冲击力学行为本构方程破坏机理高速冲击载荷强动载荷
结项摘要

This project involves the studies of plastic instability behaviors and the removed mechanisms of chip materials from workpiece surface of mild steel and Ni or Ti alloys in high speed machaining process. In the experiments of material under the loading conditions with high temperature and high strain rate, dynamic mechanical properties of the material are measured to obtain the thermo-viscoplastic constitutive equation. In the experimental studies modeling the orthogonal cutting process, the transient temperature fields and the cutting forces of tool applying on workpiece materials are measured. By the mircoscopic experimental observations, the microstructural changes of chip materials are determined qualitatively and the influence of cutting processing conditions on the microstructures of chips are studied. Following the modeling experimental observations, the theoretical analysis and numerical investigation on the high speed cutting process and removed mechnisms of chip materials are carried out. By employing the analytic results on the material plastic instability behaviors and describing the cutting process of material by the coupling fluid-solid mechanical principle, a new analytical model is proposed for studying the physical essences of the orthogonal cutting process and the removed mechanisms of chip material.This model focuses on the consideration of the mechnisms of chip separation from the workpiece surface and the energy dissipation in wrokpiece material. Furthermore, it considers the nonlinear effect, ineraia and size effects, strain gradient and the convection of heat and mass as well as microstructural changes on the cutting process.In this study, the advanced experimental measuring and observing technologies, theoretical analysis methods and numerical simulation means are used.

本项目针对金属和合金材料高速切削过程的材料失稳行为和去除机理开展研究。通过材料高温高应变率动态力学性能实验研究获得材料热粘塑性本构模型。通过材料正交切削模拟实验测定不同切削速度下切削力和工件温度的变化规律。获得连续切屑、锯齿切屑和碎屑的实验样品,通过扫描电镜微观观察对切屑形成的微结构演化机制进行定性分析,确定不同切削条件对切屑形成机制和微结构特征的影响规律。理论上开展一般加载条件下材料塑性失稳行为的分析,建立判断不同形貌切屑材料失稳行为的判据。应用流-固耦合力学原理描述材料切削过程。基于这两方面的分析和考虑提出描述材料正交切削过程的流-固耦合动力学模型。重点研究切屑材料塑性流动过程中的失稳行为和能量耗散机制。考察非线性效应、惯性和尺度效应、应变梯度以及热和质量对流现象对切屑形成机制产生的影响。研究方法采用以实验观察、理论分析和数值模拟相结合的综合方法。

项目摘要

本项目针对金属和合金材料高速切削过程的材料失稳行为和去除机理开展研究。通过材料高温高应变率动态力学性能实验研究获得材料热粘塑性本构模型。通过材料正交切削模拟实验测定不同切削速度下切削力和工件温度的变化规律。获得连续切屑、锯齿切屑和碎屑的实验样品,通过扫描电镜微观观察对切屑形成的微结构演化机制进行定性分析,确定不同切削条件对切屑形成机制和微结构特征的影响规律。理论上开展一般加载条件下材料塑性失稳行为的分析,建立判断不同形貌切屑材料失稳行为的判据。应用流-固耦合力学原理描述材料切削过程。基于这两方面的分析和考虑提出描述材料正交切削过程的流-固耦合动力学模型。重点研究切屑材料塑性流动过程中的失稳行为和能量耗散机制。考察非线性效应、惯性和尺度效应、应变梯度以及热和质量对流现象对切屑形成机制产生的影响。研究方法采用以实验观察、理论分析和数值模拟相结合的综合方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
2

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
3

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
4

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019
5

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200093
发表时间:2020

马维的其他基金

批准号:11801559
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10275085
批准年份:2002
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:10972227
批准年份:2009
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:10672166
批准年份:2006
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:11772346
批准年份:2017
资助金额:90.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

含分离流翼型的流固耦合力学性质研究

批准号:10372085
批准年份:2003
负责人:叶正寅
学科分类:A0810
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
2

基于流-固-热多场耦合的水平钻柱动力学行为机理研究

批准号:11902072
批准年份:2019
负责人:王宝金
学科分类:A0810
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

不同来流作用下管道失稳机理及流固耦合非线性动力学研究

批准号:51879201
批准年份:2018
负责人:赵文胜
学科分类:E0904
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
4

基于流固耦合力学模型对颅内动脉瘤生长及破裂机理的研究

批准号:81171109
批准年份:2011
负责人:许百男
学科分类:H0906
资助金额:58.00
项目类别:面上项目