納米流體微量潤(rùn)滑磨削熱力學(xué)作用機(jī)理

目錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 澆注式磨削加工 1
1.1.2 干式磨削加工 3
1.1.3 低溫冷卻磨削加工 3
1.1.4 微量潤(rùn)滑磨削加工 4
1.1.5 納米流體微量潤(rùn)滑磨削加工 4
1.1.6 納米流體微量潤(rùn)滑磨削熱力學(xué)作用規(guī)律 4
1.1.7 納米流體微量潤(rùn)滑磨削熱力參數(shù)測(cè)量方法 5
1.1.8 研究意義 8
1.2 磨削熱力學(xué)作用規(guī)律研究現(xiàn)狀 8
1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 8
1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 12
1.3 納米流體微量潤(rùn)滑磨削力理論建模研究現(xiàn)狀 13
1.3.1 單顆磨粒運(yùn)動(dòng)學(xué)與材料去除機(jī)制 14
1.3.2 單顆磨粒力學(xué)模型 14
1.3.3 普通砂輪幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)建模 15
1.4 納米流體微量潤(rùn)滑磨削熱理論建模研究現(xiàn)狀 16
1.4.1 磨削溫度場(chǎng)的定義 16
1.4.2 磨削溫度場(chǎng)的求解方法 16
1.4.3 熱源分布模型 17
1.4.4 磨削區(qū)熱分配系數(shù)模型 19
1.5 研究難題描述與說明 20
參考文獻(xiàn) 21
第2章 基于材料斷裂去除和塑性堆積原理的不同潤(rùn)滑工況下磨削力預(yù)測(cè)模型 29
2.1 引言 29
2.2 單顆磨粒磨削力模型 29
2.2.1 磨粒與工件干涉機(jī)理及切削深度 30
2.2.2 切削力模型 36
2.2.3 耕犁力模型 38
2.2.4 摩擦力模型 38
2.3 普通砂輪模型及動(dòng)態(tài)有效磨粒 42
2.3.1 磨削區(qū)磨粒突出高度 42
2.3.2 靜態(tài)有效磨粒 43
2.3.3 動(dòng)態(tài)有效磨粒及其切削深度 44
2.4 普通砂輪磨削力模型及預(yù)測(cè) 46
2.4.1 磨削力模型建立 46
2.4.2 磨削力預(yù)測(cè) 47
2.5 磨削力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 48
2.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置 48
2.5.2 預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比分析 48
2.5.3 磨削力變化趨勢(shì)分析 49
2.6 結(jié)論 50
參考文獻(xiàn) 50
第3章 不同潤(rùn)滑工況的速度效應(yīng)及材料去除力學(xué)行為 52
3.1 引言 52
3.2 不同潤(rùn)滑工況高速磨削材料去除力學(xué)行為 52
3.2.1 磨粒與工件干涉幾何學(xué)模型 52
3.2.2 成屑區(qū)力學(xué)作用機(jī)理及材料應(yīng)變率 58
3.2.3 磨屑、劃痕形成機(jī)理 61
3.3 單顆磨粒高速磨削實(shí)驗(yàn)方法 65
3.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建 65
3.3.2 以往單顆磨粒實(shí)驗(yàn)方法論述 67
3.3.3 不同潤(rùn)滑工況單顆磨粒高速磨削實(shí)驗(yàn)方法 69
3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 70
3.4.1 磨屑形貌及材料去除機(jī)理 70
3.4.2 塑性堆積現(xiàn)象及影響因素 75
3.4.3 不同潤(rùn)滑工況及速度效應(yīng)對(duì)單位磨削力的影響 77
3.5 結(jié)論 79
參考文獻(xiàn) 79
第4章 納米流體微液滴粒徑概率密度分布規(guī)律及對(duì)流換熱機(jī)理 81
4.1 引言 81
4.2 納米流體噴霧式冷卻對(duì)流換熱機(jī)理研究現(xiàn)狀 81
4.2.1 磨削區(qū)納米流體換熱機(jī)理研究現(xiàn)狀 82
4.2.2 噴霧式冷卻對(duì)流換熱系數(shù)研究現(xiàn)狀 83
4.3 納米流體噴霧式冷卻對(duì)流換熱系數(shù)理論模型 85
4.3.1 納米流體霧化機(jī)理及液滴粒徑概率密度分布規(guī)律 85
4.3.2 微磨具周圍氣流場(chǎng)對(duì)液滴分布規(guī)律的影響 87
4.3.3 噴霧邊界理論模型 88
4.3.4 有效換熱液滴粒徑概率密度統(tǒng)計(jì) 90
4.3.5 納米流體噴霧式冷卻對(duì)流換熱系數(shù)模型 92
4.4 結(jié)論 95
參考文獻(xiàn) 95
第5章 納米流體噴霧式冷卻對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià) 97
5.1 引言 97
5.2 對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量裝置研究現(xiàn)狀 97
5.2.1 管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)瞬態(tài)測(cè)量 97
5.2.2 窄環(huán)隙流道強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量 99
5.2.3 內(nèi)斜齒螺旋槽管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量 99
5.3 納米流體熱物理特性參數(shù)表征 100
5.3.1 醫(yī)用納米流體的制備 100
5.3.2 熱物理特性參數(shù)表征 100
5.4 納米流體噴霧式冷卻對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及搭建 104
5.4.1 實(shí)驗(yàn)原理 104
5.4.2 測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及搭建 105
5.4.3 實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量誤差 107
5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論 107
5.5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 107
5.5.2 分析與討論 108
5.6 結(jié)論 112
參考文獻(xiàn) 112
第6章 納米流體噴霧式冷卻生物骨微磨削溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)模型 114
6.1 引言 114
6.2 磨削溫度場(chǎng)的定義 115
6.3 磨削溫度場(chǎng)的求解方法 116
6.3.1 解析法求解磨削溫度場(chǎng) 116
6.3.2 有限差分法求解磨削溫度場(chǎng) 116
6.4 邊界條件 119
6.4.1 第一類邊界條件 120
6.4.2 第二類邊界條件 120
6.4.3 第三類邊界條件 120
6.5 金屬材料普通砂輪磨削恒定熱源分布模型 121
6.5.1 矩形熱源分布模型 121
6.5.2 三角形熱源分布模型 121
6.5.3 拋物線形熱源分布模型 122
6.5.4 綜合熱源分布模型 122
6.6 硬脆生物骨材料延性域去除動(dòng)態(tài)熱流密度模型 124
6.6.1 球形磨頭有效切削磨粒數(shù)統(tǒng)計(jì) 126
6.6.2 骨材料塑性剪切去除消耗的能量 126
6.6.3 骨材料粉末去除消耗的能量 128
6.6.4 硬脆生物骨延性域去除動(dòng)態(tài)熱流密度模型 129
6.7 磨削區(qū)熱分配系數(shù)模型 131
6.7.1 磨粒點(diǎn)額熱分配系數(shù)模型 132
6.7.2 砂輪熱分配系數(shù)模型 132
6.7.3 磨粒與磨削液復(fù)合體熱分配系數(shù)模型 132
6.7.4 砂輪/工件系統(tǒng)熱分配系數(shù)模型 133
6.7.5 考慮磨削區(qū)對(duì)流換熱的熱分配系數(shù)模型 133
6.8 生物骨干磨削熱損傷域 134
6.9 結(jié)論 135
參考文獻(xiàn) 136
第7章 不同工況下鈦合金磨削正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及信噪比與灰色關(guān)聯(lián)度分析 138
7.1 引言 138
7.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 138
7.3 結(jié)果與討論 141
7.3.1 單指標(biāo)信噪比分析 141
7.3.2 多指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度分析 146
7.4 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 147
7.4.1 工件表面質(zhì)量分析 148
7.4.2 工件材料去除率分析 151
7.5 結(jié)論 152
參考文獻(xiàn) 153
第8章 冷風(fēng)納米流體微量潤(rùn)滑磨削溫度場(chǎng)數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 154
8.1 引言 154
8.2 磨削溫度場(chǎng)數(shù)值仿真 154
8.2.1 磨削溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型 154
8.2.2 仿真參數(shù)的確定 157
8.2.3 數(shù)值仿真結(jié)果 161
8.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 162
8.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論 167
8.4.1 單位磨削力 167
8.4.2 不同工況冷卻性能評(píng)價(jià) 168
8.4.3 沸騰換熱分析 169
8.4.4 工件和磨屑表面特征對(duì)冷卻換熱的影響 170
8.5 結(jié)論 172
參考文獻(xiàn) 173
第9章 冷風(fēng)納米流體微量潤(rùn)滑磨削比磨削能與摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)研究 174
9.1 引言 174
9.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 174
9.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 174
9.3.1 比磨削能 174
9.3.2 摩擦系數(shù) 175
9.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論 176
9.4.1 不同工況潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià) 176
9.4.2 溫度對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 177
9.4.3 霧化角分析 179
9.4.4 表面粗糙度和表面形貌 181
9.5 結(jié)論 182
參考文獻(xiàn) 183
第10章 渦流管冷流比對(duì)冷風(fēng)納米流體微量潤(rùn)滑磨削換熱機(jī)理的影響 184
10.1 引言 184
10.2 磨削溫度場(chǎng)數(shù)值仿真 184
10.2.1 磨削溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型 184
10.2.2 仿真參數(shù)的確定 184
10.3 數(shù)值仿真結(jié)果 186
10.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 186
10.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析 188
10.5.1 比磨削能 188
10.5.2 納米流體黏度對(duì)換熱性能的影響 189
10.5.3 納米流體表面張力和接觸角對(duì)換熱性能的影響 190
10.5.4 霧化效果和沸騰換熱對(duì)換熱性能的影響 191
10.6 結(jié)論 193
參考文獻(xiàn) 194
第11章 納米流體體積分?jǐn)?shù)對(duì)冷風(fēng)納米流體微量潤(rùn)滑磨削換熱性能的影響 195
11.1 引言 195
11.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 195
11.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論 195
11.3.1 磨削溫度 195
11.3.2 比磨削能 196
11.3.3 納米流體黏度和接觸角對(duì)換熱性能的影響 197
11.3.4 納米粒子分散性對(duì)換熱性能的影響 199
11.4 結(jié)論 200
參考文獻(xiàn) 201
第12章 Al2O3和SiC混合納米流體微量潤(rùn)滑磨削加工機(jī)理及表面微觀形貌評(píng)價(jià)方法 203
12.1 引言 203
12.2 混合納米流體微量潤(rùn)滑機(jī)理 203
12.2.1 Al2O3和SiC納米粒子的熱物理特性 203
12.2.2 基油微量潤(rùn)滑機(jī)理 203
12.2.3 混合納米粒子潤(rùn)滑機(jī)理 205
12.3 混合納米流體微量潤(rùn)滑性能評(píng)定參數(shù) 206
12.3.1 磨削力 206
12.3.2 微觀摩擦系數(shù) 208
12.3.3 比磨削能 209
12.3.4 工件的去除參數(shù) 209
12.3.5 工件的表面質(zhì)量 209
12.4 磨削加工表面均一性研究 210
12.4.1 工件表面輪廓自相關(guān)分析 210
12.4.2 工件表面輪廓互相關(guān)分析 211
12.4.3 工件表面輪廓的功率譜密度分析 211
12.5 結(jié)論 212
參考文獻(xiàn) 212
第13章 不同配比的Al2O3和SiC混合納米流體對(duì)微量潤(rùn)滑磨削性能的影響規(guī)律 214
13.1 引言 214
13.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 214
13.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 217
13.3.1 磨削力比 217
13.3.2 比磨削能 219
13.3.3 工件的表面粗糙度 221
13.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 223
13.4.1 純Al2O3納米流體與純SiC納米流體的潤(rùn)滑機(jī)理 223
13.4.2 Al2O3和SiC混合納米粒子的物理協(xié)同作用分析 225
13.4.3 工件表面形貌和輪廓支撐長(zhǎng)度率曲線 226
13.5 結(jié)論 227
參考文獻(xiàn) 228