【摘 要】
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陶瓷材料具有诸多优良性能,在机械制造、航天航空、光学、生物医学等工程领域得到广泛应用。氧化铝基陶瓷材料具有高强度、高硬度、断裂韧性比较低、脆性较高等特点,采用金刚石砂轮进行精密加工和超精密加工过程中工件表面和亚表面极易产生微裂纹、位错等加工损伤,进而影响加工试件表面完整性和力学性能。为了在氧化铝基TiC陶瓷材料端面微磨削加工过程中获得加工表面的完整性和高效低损伤的质量,本文基于离散元方法对Al2O
【基金项目】
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天津市自然科学基金,玻璃器件激光清洗关键技术的研究,17JCTPJC55200；
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陶瓷材料具有诸多优良性能,在机械制造、航天航空、光学、生物医学等工程领域得到广泛应用。氧化铝基陶瓷材料具有高强度、高硬度、断裂韧性比较低、脆性较高等特点,采用金刚石砂轮进行精密加工和超精密加工过程中工件表面和亚表面极易产生微裂纹、位错等加工损伤,进而影响加工试件表面完整性和力学性能。为了在氧化铝基TiC陶瓷材料端面微磨削加工过程中获得加工表面的完整性和高效低损伤的质量,本文基于离散元方法对Al2O3/TiC陶瓷材料微磨削过程中极易产生的微裂纹、位错等表面损伤采用数值仿真和实验相结合的方法进行研究。论文主要研究内容:（1）以Al2O3/TiC陶瓷材料为研究对象,建立了单磨粒切削模型,分析了材料的去除方式和裂纹的扩展机理,并基于压痕断裂力学建立了单磨粒切削过程中表面损伤裂纹深度模型。（2）通过颗粒流离散元软件PFC2D、3D建立Al2O3/TiC陶瓷材料的二维、三维BPM模型,并通过单轴压缩试验、三点弯曲试验、巴西劈裂试验对建立的离散元模型进行参数化校准,得到与实验中Al2O3/TiC陶瓷材料力学性能相匹配的模型。（3）建立了Al2O3/TiC陶瓷单磨粒切削过程的二维加工模型和三维多磨粒砂轮微磨削加工过程的离散元模型;并利用离散元PFC2D、3D软件进行单磨粒切削和多磨粒砂轮切削过程的仿真,研究了磨削工艺参数中的磨削深度、进给速度以及砂轮磨粒粒径等对工件表面损伤裂纹数目和裂纹深度之间的变化规律。（4）进行Al2O3/TiC陶瓷端面微磨削实验,研究微磨削加工过程中不同工艺参数变化对磨削力的变化,并通过扫描电镜和非接触表面形貌仪检测加工表面损伤、表面粗糙度,分析不同工艺参数变化对加工表面损伤的影响。
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