基于微裂纹实时定位的陶瓷磨削边缘碎裂损伤机理与控制

难以测控的边缘碎裂严重影响陶瓷元件的磨削加工品质和加工成本，研究工程陶瓷边缘碎裂的损伤机理与控制措施具有重要的理论意义和应用价值。针对工程陶瓷边缘碎裂的逾渗特性，应用声发射技术实现工程陶瓷边缘碎裂损伤演化过程的微裂纹三维实时动态定位，建立声发射信号参数对边缘碎裂损伤演化过程的指代作用，遴选出影响工程陶瓷边缘碎裂的主要因素；以逾渗、分形和重正化群方法等为理论基础，研究声发射事件的三维空间点集演化规律和临界行为，建立边缘碎裂损伤演化过程的重正化模型；结合表面形貌观察和数值模拟结果，从跨尺度的角度揭示边缘碎裂的损伤规律和机理，实现由"事后分析"向"过程分析"的提升。甄选出能准确表征边缘碎裂突变性破坏前兆的声发射特征，建立边缘碎裂的预报机制，并制定相关控制措施。研究成果可进一步充实陶瓷磨削加工理论，提高陶瓷加工精度和加工效率。

边缘碎裂严重影响陶瓷元件的加工品质和加工成本，研究工程陶瓷边缘碎裂的损伤机理与控制措施具有重要的理论意义和应用价值。从准静态载荷作用下的工程陶瓷边缘碎裂损伤演化规律、工程陶瓷边缘碎裂的时空演化特征、滑动载荷作用下的工程陶瓷边缘碎裂损伤演化规律、工程陶瓷边缘碎裂的抑制、预报及利用边缘碎裂和应力集中效应切割-挤推加工陶瓷外圆新方法六个方面开展了研究工作，遴选了能表征陶瓷边缘碎裂损伤规律的声发射信号参数，建立了基于声发射信号参数的灰色尖点突变理论模型和逾渗模型，分析了工程陶瓷边缘碎裂过程中微裂纹的演化过程及规律，能量释放规律、损伤机理和临界行为，从损伤演化过程的角度揭示了工程陶瓷边缘碎裂过程中材料内部微裂纹萌生、扩展、演化成核和贯通的损伤规律和机理，实现了由"事后分析"向"过程分析"的提升。.建立单颗粒划痕实验系统，研究了滑动载荷作用下工程陶瓷边缘碎裂的损伤规律及主要影响因素，分析了其损伤机理。以此为基础，提出了应用预应力抑制陶瓷边缘碎裂的新方法，优化了预应力抑制工程陶瓷边缘碎裂的工艺，并对其磨削效果进行了分析对比。建立了基于声发射的灰色尖点突变预报模型，并应用该模型对不同已知数据下的陶瓷边缘碎裂损伤演化过程进行了损伤预报。探索了基于边缘碎裂和应力集中效应的切割—推挤式加工陶瓷外圆的新方法，优化了相关工艺参数；采用实验和数值模拟的方式分析了陶瓷切割—推挤式加工时的受力状况及材料去除机理。.研究成果发表论文10篇（EI检索6篇），出版专著2部（其中1部获2012年度国家科学技术著作出版基金资助，1部待出版），申报专利2项（授权1项），承办国内会议1次，参加国内举办的国际会议2次，达到了预期效果。