金屬玻璃非正交滑移線場切削模型研究.pdf

1、金屬玻璃(非晶態(tài)合金)作為一種新型工程材料，因其具有優(yōu)異的力學(xué)、物理學(xué)以及化學(xué)性能而在軍事、航空航天等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。其獨(dú)特的長程無序、中短程有序的原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出與晶態(tài)金屬不同的形變特征，如具有拉壓非對稱現(xiàn)象、應(yīng)力/溫度雙重敏感等。切削力是切削機(jī)理研究的重要方面，金屬玻璃由于其特殊的微觀組織結(jié)構(gòu)使得原有適用于晶態(tài)金屬的切削模型不再適合它。人們已經(jīng)開始嘗試建立專門適用于金屬玻璃的切削力模型，但其精度有待提高。本文基于對金

2、屬玻璃形變特性的深入分析，提出了一種新的經(jīng)過溫度修正的廣義M-C屈服準(zhǔn)則，并將其引入到滑移線場切削模型中，具體研究內(nèi)容如下：
　　1.在對金屬玻璃形變屈服準(zhǔn)則對比分析的基礎(chǔ)上，鑒于金屬玻璃的微觀組織結(jié)構(gòu)與巖土類材料內(nèi)部顆粒的宏觀無序態(tài)之間的結(jié)構(gòu)相似性，將源于巖土領(lǐng)域的M-C屈服準(zhǔn)則引入到金屬玻璃切削形變機(jī)理的分析中來。同時(shí)考慮到金屬玻璃對溫度和應(yīng)力的雙重敏感性，以及傳統(tǒng)M-C屈服準(zhǔn)則未考慮中間主應(yīng)力影響的問題，對傳統(tǒng)M-C屈服準(zhǔn)則

3、進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種適用于描述金屬玻璃切削形變過程的“溫度修正的廣義M-C屈服準(zhǔn)則”。
　　2.建立切削模型是表征切削過程中力學(xué)行為的重要方法，其中滑移線場模型能更為準(zhǔn)確的反映材料的塑性流動(dòng)狀況。文中將修正后的屈服準(zhǔn)則應(yīng)用到滑移線場模型中。由于金屬玻璃對溫度和應(yīng)力的雙重敏感改變了滑移線場的正交特性，因此建立了面向金屬玻璃切削機(jī)理研究的“非正交滑移線場模型”。為了求解該解析模型，在車削實(shí)驗(yàn)之后測量了切屑厚度與寬度，采用熱力學(xué)分析法

4、獲得剪切面上的平均溫度的理論計(jì)算公式。
　　3.利用切削力的實(shí)測數(shù)據(jù)對前述切削力模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，在相同的切削用量下，過往文獻(xiàn)中的切削模型、未考慮中間主應(yīng)力的滑移線場模型、以及考慮中間主應(yīng)力的滑移線場模型三者中，后者的計(jì)算精度最高，平均誤差為8.1％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了模型的有效性。
　　4.正交切削測力實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了不同于晶態(tài)金屬切削加工的力學(xué)現(xiàn)象，即二維正交切削金屬玻璃時(shí)傳統(tǒng)定義中的主切削力不再是最大分力，而是背