超声振动车削参数对切削力的影响

为了探究超声振动车削（UVT）过程中刀具振动频率、振幅和切削速度3个参数对切削力的影响,课题组通过建立有限元模型,对高强度铝合金超声振动车削和普通车削（CT）过程进行了对比研究。首先,研究了切削区域的Mises应力分布的变化;其次,对切削区域温度和微观切屑形态进行了分析,从微观层面揭示UVT方法降低切削力和切削温度的机理;最后,分别研究了刀具振动频率、振幅和切削速度对UVT平均切削力的影响。研究表明：超声振动车削的有限元仿真结果与“刀具 工件接触比理论”一致;在一定的范围内,增大刀具振动频率或振幅以及降低切削速度的方法可以有效降低切削力。文中的研究显示合理的选择超声振动车削工艺参数可以降低切削力,改善高强度铝合金的制造工艺。     

超声椭圆振动切削航空铝合金的数值研究

为了研究7075航空铝合金在超声椭圆振动切削（Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC）下切削速度、背吃刀量、振幅和频率对切削力和切削温度的影响。课题组运用ABAQUS有限元软件建立了仿真模型，对比分析了不同切削方式对航空铝合金力学性能的影响。仿真结果表明：在UEVC过程中，随着切削速度和切深的增加，切削力逐渐增加，切削温度逐渐升高；随着X方向的振幅和振动频率的增加，切削力和切削温度逐渐降低；背吃刀量对切削力的影响最为明显。与常规切削（Conventional Cutting, CC）相比，UEVC能够明显降低切削力和切削温度，是一种改善航空铝合金切削性能的有效加工方式。     

基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究

稳态金属切削过程中,若形成可断带状切屑,可以得到较好的表面质量。为研究带状切屑的形成过程,采用Johnson-Cook材料模型,利用任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立二维正交自由切削模型。有限元仿真获得带状切屑形成时的切削力、切削应力及能耗变化趋势,并对相关数据进行处理。通过分析不同刀一屑摩擦因数对切削过程影响规律,切削力变化趋势预测,切削各阶段对应力场影响的判断,切削过程中总能量变化情况等,初步揭示第一变形区弹性变形规律。研究为进一步揭示带状切屑的形成机理奠定基础,对金属切削实践具有一定的指导意义。     

基于AdvantEdge的表面微织构刀具切削性能仿真研究

表面微织构的刀具与无微织构刀具的切削性能不同，为了研究前刀面带有沟槽微织构的硬质合金刀具的切削性能，通过三维绘图软件绘制织构刀具的二维简化图导入AdvantEdge 中，利用有限元软件AdvantEdge构建切削过程的二维仿真模型，在相同条件下，运用单一变量法对微织构和无微织构刀具进行二维切削仿真，通过对比发现织构刀具在应力、切屑形态方面都有积极的改善作用，刀具表面微织构能够降低切削力、切削温度。     

碳纤维复合材料超声振动磨削制孔试验研究

针对碳纤维复合材料在传统钻削过程中存在钻削轴向力过大和制孔质量差的问题，笔者提出了超声振动辅助磨削制孔工艺。该工艺在制孔时磨头既绕自身轴线自转又绕孔中心轴线做圆锥摆动公转，同时在磨头轴向施加超声振动；分析了制孔工艺下刀具的运动轨迹，研究了制孔工艺过程中的切削力、切削温度的变化情况；利用扫描电镜对孔出入口处的加工质量进行观测分析。结果表明：超声振动辅助磨削制孔能有效降低制孔轴向力和切削温度；制孔出口处的纤维撕裂、分层和毛刺等缺陷显著减少，孔壁表面也未出现明显的纤维拔出现象。超声振动辅助磨削制孔工艺为碳纤维复合材料的高质量制孔提供了一种新方案。     

基于ABAQUS的高温合金GH4169切削力仿真研究

为了研究镍基高温合金加工中切削用量对切削力的影响，课题组借助高温合金的材料本构模型、失效准则、切削过程中的切屑分离准则和摩擦模型，利用ABAQUS有限元分析软件建立了镍基高温合金的二维切削仿真模型，分别以切削速度、切削深度和进给量为单一变量，探究切削力的变化规律。结果表明：切削力随切削速度的增加而减小，并趋于稳定状态；切削力随着进给量和切削深度的增大而增大；相较于切削速度，进给量和切削深度对切削力的影响更大。     

微小孔振动钻削机理研究

采用振动钻削的方法对微小孔进行钻削加工，设计制作了一台新型、高效的超声波振动钻削设备，在几种常见材料上，通过改变振动钻削参数，进行孔径为０．２￣１．０ｍｍ的粘削实验；借助扫描电镜，分析孔的表面和剖面形状，对普通钻削与振动钻削加工的孔进行了比较；从入钻过程、孔的尺寸形位精度、切屑切屑形式、孔的表面质量、钻头寿命等方面分析总结出微孔振动钻削的加工机理。     

硬态车削H13钢切削力与表面粗糙度试验研究

为了探究H13钢硬态车削过程中的切削力与工件表面粗糙度，课题组采用单因素试验和多因素正交试验法设计车削试验。通 过极差分析法对试验结果进行分析，研究不同切削速度、进给量和背吃刀量对切削过程中切削力以及工件表面粗糙度的影响，并比较切削力与表面粗糙度的变化 规律。结果表明：影响切削力的显著性参数为背吃刀量＞进给量＞切削速度；影响工件表面粗糙度的显著性参数为进给量＞切削速度＞背吃刀量。通过单因素试 验分析可知，切削力与表面粗糙度变化有一定的相关性，表面粗糙度的变化趋势和切削力一致。     

基于离散元法的隧道开挖过程动力学分析

基于离散元软件PFC3D建立了土壤盾构离散元三维模型,研究隧道埋深以及振动激励对推进力和扭矩的影响。对土壤模型施加初始应力以模拟隧道埋深,同时对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加主动余弦激振,分析了掘进过程中刀盘在振动激励下的运动方程和受力机理,记录了掘进过程中刀盘推进力及扭矩。结果表明:随隧道埋深增加,刀盘所需推进力以及扭矩会相应增加,其中700 m埋深与300 m埋深相比,推进力相比增加了22.7%,扭矩增加了12.6%;隧道埋深一定的情况下,对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加振动后,刀盘的推进力和扭矩与匀速掘削相比均有所减少,其中对旋转方向施加频率为15 Hz振幅为6.36e-3 rad的振动后,推进力减小了2.08%,扭矩减小了1.2%;对推进方向施加频率为15 Hz振幅为0.318 mm的振动后,推进力减小了1.67%,扭矩减小了3.28%;而且改变振幅后,刀盘受力呈现一定的变化规律,随着推进方向振幅的增加,扭矩呈明显的减小趋势;随着旋转方向的振幅增加,推进力呈减小趋势。隧道的埋深对开挖的推进力和扭矩影响比较大,而对刀盘施加振动可以在一定程度上减小推进力和扭矩。     

基于Matlab的减振镗杆动态特性分析

机床切削过程中产生的颤振会降低机械加工质量和切削效率，严重影响车床和刀具的使用寿命，产生的环境噪声同时影响工人的身体健康。在影响刀具颤振产生的众多因素中，切削参数（包括切削速度、进给量、背吃刀量）起着不可或缺的作用。为了抑制振动，建立减振镗杆非线性系统的动力学数学模型，加载正弦切削力；采用单因素影响分析方法，研究3种切削参数分别对减振镗杆及减振块最大幅值的影响，绘制不同切削参数下的减振镗杆幅频特性曲线；综合所得仿真结果，分析切削参数对减振镗杆振动影响的规律。所得规律为振动控制策略提供理论依据。     

铬钼钢无缝储氢容器旋压工艺研究

针对储氢用无缝容器由于设计压力较高和壁厚较大而导致旋压成型困难的问题，课题组采用ABAQUS建立了无缝容器多道次热旋压数值计算模型，探讨了热旋压过程中应力应变演化规律以及厚度的影响。针对壁厚较厚的无缝储氢容器，分析了进给量、圆角半径和温度对旋压过程的影响规律，并提出了优化建议。研究表明：随着厚度增加，容器成型后等效塑性应变增加，成型难度加大；适当减少进给量、增加旋轮圆角半径或提高温度均有利于厚壁容器旋压成型。最终得到了50 MPa储氢容器的热旋压工艺参数，即进给量10 mm，旋轮圆角半径50~60 mm，温度1 100 ℃，为实际生产提供了参考。     

机械振动对激光填丝焊接接头组织和疲劳性能影响

针对激光填丝焊接过程中存在气孔、飞溅、夹渣和疲劳性能差等缺点，课题组提出了基于机械振动技术的激光填丝焊接方法。课题组采用机械振动与激光填丝焊接相耦合的方法研究了机械振动对焊缝形貌、组织、力学性能和断裂机理的影响。结果表明：机械振动可以改善316不锈钢焊接接头，减少焊缝中的柱状晶，增加树枝晶和等轴晶，提高了焊缝硬度；3种振动频率下焊接接头的残余应力均较高，与振动频率0和524 Hz相比，1 055 Hz振动频率的焊缝残余应力更低；疲劳断口均呈解理断裂，但是与524 Hz振动频率相比，1 055 Hz振动频率具有更低的裂纹扩展率，更好的疲劳性能。     

圆筒有压边多次拉深极限分析

依据再拉深时筒壁口部最厚、最硬、最大拉深力出现于技深后期以及变形区小的几个显著特征，假定最大拉深力出现的变形区相应于筒口达到变形区人口位置，并以筒口应力、应变强度及厚度作为变形区于均应力、应变强度及厚度，采用平衡微分方程和塑性方程联解方法建立了有压边圆角凹模再拉深径向应力分布数位解。应用分散性失稳准则，建立了危险断面拉伸失稳强度，计及了厚向异性指数、加工硬化指数、凸模直径及凸模圆角半径的影响。用本文推导的公式借助计算机，可以迅速确定多次拉深的极限拉深系数。通过本文分析，表明筒经对多次拉深极限有明显影响；同次极限拉深系数存在取极小值的凹模圆角半径；减少初次拉深变形程度有利于提高后次拉深的权限变形能力等。     

TC4钛合金自由锻过程相变模拟与工艺分析

为了揭示TC4钛合金自由锻过程中相的演变规律，课题组建立了TC4钛合金的相变模型，对其成形工艺进行数值模拟，并利用平均值和标准差值作为评价指标，对模拟结果进行分析。结果显示：温度在700 ℃左右时，α相开始向β相发生转变，当达到1 000 ℃后，转变率达到100.0%直至加热结束；镦粗的最佳高径比为2.5，锻件对应的平行边距D=410 mm；锻件与模具接触处形成温度骤降区，首先发生β相到α+β相的转变，2相占比平均值呈相反演变趋势，标准差值为相同演变趋势。基于模拟的锻造工艺，能够有效地缩短试验周期，提高产品合格率，本研究为大型钛合金自由锻工艺提供了参考。     

硬质合金刀具高速切削7075铝合金表面粗糙度预测模型

为提高金属切削加工后工件表面质量，课题组将切削速度vc、进给量f、背吃刀量ap及刀尖圆弧半径R这4个因素结合起来，分析各个因素对工件表面粗糙度的影响。首先，设计了正交方案并进行切削试验，用极差法分析正交试验结果；其次，根据正交试验数据，采用多元非线性回归方程建立了表面粗糙度预测模型；最后，进行了离差平方和显著性检验以及模型试验验证。结果表明：4个因素对表面粗糙度的影响程度为f＞R＞vc＞ap；该预测模型高度显著，且通过试验进行了验证，对比得出其误差率低于6%，可以准确地预测铝合金表面粗糙度。该模型为硬质合金切削Al7075 T6铝合金时，切削参数的合理选择提供了依据；为研究硬质合金切削Al7075 T6铝合金表面粗糙度提供了一种便捷的方法。     

振动研磨机颗粒系统的仿真试验

为了探寻偏心振动磨的最佳工艺参数，达到减小乏能区、提高研磨效率的目的，以单筒偏心振动磨为研究对象，建立偏心 振动磨内部介质运动数学模型。借助于离散元素法颗粒系统分析软件EDEM，模拟不同振幅、频率组合下研磨介质与物料的运动状态。理论与试验研究结果表明 ：系统在简谐激振力作用下，筒体以高频率连续振动，介质在磨腔内形成明确的动态回转质心，且随激振频率和振幅不同有所变化；研磨介质和物料混合过程中 ，振幅增大混合速度增加，但振幅过大时部分物料被甩到磨腔边缘，混合均匀度反而降低；当激振频率为16 Hz，振幅为10 mm时，介质运动范围较大，乏能区明 显减小，物料与研磨介质间接触力增加，研磨效率大大提高。因此，可以通过控制激振频率和振幅等参数来获得更有利的研磨效果，提高研磨效率。     

硬质合金刀具加工参数模型优化方法研究

针对硬质合金刀具开发过程中的切削性能评价,通过理论与实验分析,以硬质合金刀具对铸铁车削加工为例,进行切削性能分析和工艺试验,采用均匀试验设计方法、多元回归法建立数学模型,通过对切削力、振动、表面质量的分析,优化刀具的切削参数,并对回归方程进行显著性检验.研究结果可以为刀片切削参数选择提供依据,为合理评价刀具使用性能提供有效方法.     

空气冷却器脉动流诱导管束振动的研究

为探究脉动流对空气冷却器内部管束振动的影响，以空冷器轴侧截面为研究对象，建立二维流场数学模型，借助FLUENT软件模拟流场在一个周期内速度和压力的变化趋势，通过用户自定义函数(UDF)改变入口速度方程中激励频率的大小，分析其对管束升、阻力系数的影响，进一步探究管束沿X和Y方向的幅值变化及其运动轨迹。结果表明：不同激励频率下脉动流对换热管升力、阻力系数的频率及幅值均有一定影响；激励频率为80 Hz时，换热管沿X和Y方向的振幅均明显高于其他激励频率工况。因此，在实际生产中，应避免结构频率与脉动流频率范围相接近。     

波轮式洗衣机悬挂结构力学特性研究

针对目前波轮式洗衣机设计过程中，吊杆悬挂点高度的确定缺乏系统性讨论，课题组进行了相关力学特性研究并提出了吊杆悬挂点高度确定方法。求解洗衣机各类刚体动能表达式、总势能与广义悬挂力，应用Lagrange方程建立系统振动模型；基于MATLAB中建立的仿真模型，针对洗涤状态，分析吊杆悬挂点高度对弹簧压缩量、吊杆倾斜角等方面影响，确定了悬挂点最大高度；针对脱水状态，分析吊杆悬挂点高度对盛水桶上下振幅、临界频率等方面影响，确定了悬挂点最小高度。结果表明：通过对洗衣机不同工作状态的力学特性分析，可确定吊杆悬挂点高度选取范围。课题组的研究可快速确定吊杆悬挂点高度区间，提高设计效率。     

一项对农民工媒介行为与知识水平的相关性研究

传递知识是大众传媒的重要功能之一。本文以发展传播学为理论依据，通过问卷抽样调查获得了农民工在融入城市的过程中知识水平现状，并探讨了媒介行为（媒介接触频率、内容偏好等）与其知识水平的相关性。从研究结果看，农民工的知识水平总体乐观；农民工的知识水平和其媒介行为密切相关，尤其是时事类知识水平受到其媒介行为的影响更大；媒介接触内容偏好方面，政法、财经、体育、广告等内容和知识水平有比较显著的联系；在农民工的人口、经济特征方面，文化程度与知识水平有显著的相关性，对时事性知识的影响比常识类更显著。网络时代的特点，又给农民工的媒介行为与知识水平提升带来了新挑战。