本書系統(tǒng)地介紹了多物理耦合場固液兩相磨粒流精密加工技術(shù)的原理與方法，主要包括：磨粒流精密加工技術(shù)的相關(guān)理論，固液兩相磨粒流加工過程中的力學(xué)特性、熱學(xué)特性、流動特性和顆粒碰撞特性的研究，分子動力學(xué)方法、耗散粒子動力學(xué)方法、大渦模擬技術(shù)和離散元技術(shù)在固液兩相磨粒流精密加工中的應(yīng)用研究，固液兩相磨粒流加工微小孔、特殊通道、異形曲面的試驗研究與探索。在此基礎(chǔ)上，揭示多物理耦合場固液兩相磨粒流精密加工機(jī)制，并給出固液兩相磨粒流精密加工的質(zhì)量控制技術(shù)和可進(jìn)一步深入研究的相關(guān)方向。
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目錄
《博士后文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 多物理耦合場磨粒流精密加工技術(shù)的研究價值 1
1.2 磨粒流精密加工技術(shù)與裝備國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析 3
1.2.1 磨粒流精密加工技術(shù)國外發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2.2 磨粒流精密加工技術(shù)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 6
1.2.3 磨粒流精密加工裝備國外發(fā)展現(xiàn)狀 8
1.2.4 磨粒流精密加工裝備國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 10
參考文獻(xiàn) 12
第2章 多物理耦合場磨粒流精密加工技術(shù)理論分析 16
2.1 磨粒流的加工特性分析 16
2.2 描述流體運(yùn)動的兩種方法 17
2.2.1 Lagrange方法 17
2.2.2 Euler方法 17
2.3 流體力學(xué)基本方程 18
2.3.1 物理量守恒微分方程 18
2.3.2 流體運(yùn)動控制方程組 19
2.4 磨粒流加工動力學(xué)理論分析 23
2.5 磨粒流加工力學(xué)分析 25
2.6 磨粒流的切削磨損機(jī)理分析 29
2.7 固液兩相磨粒流熱力學(xué)理論模型 30
2.8 連續(xù)相運(yùn)動控制方程 31
2.8.1 N-S方程及其無量綱化 31
2.8.2 不可壓縮的N-S方程 33
2.9 固液兩相磨粒流主要參數(shù) 34
2.9.1 兩相濃度 34
2.9.2 兩相流體的黏度 34
2.9.3 兩相流體的比熱和導(dǎo)熱系數(shù) 35
2.10 磨粒的運(yùn)動條件分析 36
2.11 湍流數(shù)值計算方法 37
2.11.1 直接數(shù)值模擬法 37
2.11.2 雷諾平均方程法 38
2.11.3 大渦數(shù)值模擬法 39
參考文獻(xiàn) 41
第3章 基于耗散粒子動力學(xué)的磨粒加工技術(shù)研究 43
3.1 耗散粒子動力學(xué)模擬技術(shù)研究現(xiàn)狀 43
3.1.1 耗散粒子動力學(xué)模擬技術(shù)國外研究現(xiàn)狀 43
3.1.2 耗散粒子動力學(xué)模擬技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 45
3.2 耗散粒子動力學(xué)方法體系 46
3.2.1 耗散粒子動力學(xué)理論模型 46
3.2.2 耗散粒子動力學(xué)數(shù)值積分方法 48
3.3 磨粒流顆粒晶胞數(shù)值模擬分析 48
3.4 碳化硅顆粒性能數(shù)值模擬分析 50
參考文獻(xiàn) 52
第4章 基于分子動力學(xué)的磨粒微切削力學(xué)關(guān)鍵技術(shù)研究 54
4.1 分子動力學(xué)模擬國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 54
4.1.1 分子動力學(xué)模擬國外研究現(xiàn)狀 54
4.1.2 分子動力學(xué)模擬國內(nèi)研究現(xiàn)狀 55
4.2 分子動力學(xué)模擬方法概述 56
4.2.1 基于牛頓運(yùn)動方程的數(shù)值求解算法 57
4.2.2 分子動力學(xué)模擬中的邊界條件 58
4.2.3 模擬體系的勢能函數(shù) 59
4.2.4 平衡系統(tǒng)的分子動力學(xué)模擬系綜 61
4.2.5 平衡系綜的控制方法 62
4.2.6 系統(tǒng)弛豫 64
4.2.7 晶體缺陷分析方法 65
4.3 分子動力學(xué)模擬運(yùn)動方程求解 67
4.4 顆粒微切削分子動力學(xué)模型的建立 68
4.5 顆粒微切削分子動力學(xué)數(shù)值分析 70
4.5.1 顆粒正交切削與斜切削對磨粒切削影響分析 70
4.5.2 顆粒正交切削分子動力學(xué)數(shù)值分析 72
4.5.3 顆粒速度對磨粒切削的影響 74
4.5.4 系綜溫度對顆粒切削的影響 77
4.5.5 磨粒形狀對切削過程的影響 81
4.6 顆粒微切削規(guī)律探究與模型驗證 83
4.6.1 磨粒切削單晶鋁和單晶鎳的分子動力學(xué)分析 83
4.6.2 磨粒速度對工件切削的影響 84
4.6.3 系綜溫度對磨粒切削的影響 87
4.6.4 模型的驗證 91
參考文獻(xiàn) 92
第5章 基于分子動力學(xué)的固液兩相磨粒流加工機(jī)理研究 94
5.1 固液兩相磨粒流加工機(jī)理的分子動力學(xué)模型構(gòu)建與分析 94
5.1.1 泰森多邊形方法 94
5.1.2 磨粒流加工分子動力學(xué)模擬的仿真流程 98
5.1.3 多顆粒微切削單晶材料的分子動力學(xué)模型構(gòu)建 98
5.1.4 多晶材料磨粒流加工分子動力學(xué)模型構(gòu)建 100
5.1.5 基于分子動力學(xué)的磨粒流加工模擬方案 103
5.2 磨粒微切削單晶材料的分子動力學(xué)數(shù)值分析 104
5.2.1 磨粒對粗糙單晶銅表面拋光過程數(shù)值分析 105
5.2.2 單晶鐵和單晶鋁的表面拋光過程數(shù)值分析 128
5.3 磨粒流加工不同工件材料仿真模型構(gòu)建 135
5.3.1 多晶銅工件材料磨粒流加工切削機(jī)理 136
5.3.2 多晶鐵工件材料磨粒流加工切削機(jī)理 142
5.3.3 多晶鋁工件材料磨粒流加工切削機(jī)理 146
5.3.4 磨粒種類對磨粒流加工不同工件材料效果的影響 148
5.3.5 切削深度對磨粒流加工不同工件切削效果的影響 150
參考文獻(xiàn) 151
第6章 多物理耦合場磨粒流加工的熱力學(xué)作用規(guī)律分析 153
6.1 物理模型建立及網(wǎng)格劃分 153
6.1.1 物理模型建立 153
6.1.2 模型網(wǎng)格的劃分 154
6.2 多物理耦合場固液兩相磨粒流加工數(shù)值分析 155
6.2.1 噴油嘴通道磨粒流加工數(shù)值分析 155
6.2.2 共軌管通道磨粒流加工數(shù)值分析 164
6.2.3 三通管通道磨粒流加工數(shù)值分析 176
6.2.4 U型管通道磨粒流加工數(shù)值分析 185
6.3 磨粒流加工熱力學(xué)作用規(guī)律探討 193
6.4 磨粒流加工的在線溫度修正補(bǔ)償技術(shù) 195
參考文獻(xiàn) 197
第7章 基于大渦模擬的磨粒流加工彎管表面創(chuàng)成機(jī)理研究 198
7.1 大渦模擬國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 198
7.1.1 大渦模擬國外研究現(xiàn)狀 198
7.1.2 大渦模擬國內(nèi)研究現(xiàn)狀 199
7.2 磨粒流加工彎管表面創(chuàng)成機(jī)理研究 199
7.2.1 CFD數(shù)值計算概述 200
7.2.2 模型構(gòu)建及參數(shù)設(shè)定 201
7.2.3 彎管內(nèi)磨粒流流動機(jī)理分析 204
7.2.4 磨粒流加工彎管內(nèi)表面創(chuàng)成機(jī)理 208
7.2.5 磨粒流加工下彎管的受力變形分析 210
7.3 磨粒流加工彎管影響因素分析 212
7.3.1 研拋參數(shù)對磨粒流加工效果的影響分析 212
7.3.2 管件特性對磨粒流加工效果的影響分析 216
參考文獻(xiàn) 223
第8章 多物理耦合場離散相顆粒碰撞及運(yùn)動規(guī)律分析 225
8.1 離散相模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 225
8.1.1 離散相模型的國外研究現(xiàn)狀 225
8.1.2 離散相模型的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 226
8.2 離散相顆粒運(yùn)動控制方程與顆粒微磨削去除機(jī)理 227
8.2.1 單顆粒的動力學(xué)模型 227
8.2.2 顆粒軌跡模型 229
8.2.3 顆粒運(yùn)動方程 232
8.2.4 離散項的控制方程 234
8.2.5 磨粒流加工中顆粒微磨削去除機(jī)理 236
8.3 離散相顆粒運(yùn)動數(shù)學(xué)模型 239
8.4 顆粒與工件的磨削數(shù)值分析 240
8.4.1 磨粒流加工噴油嘴顆粒磨削數(shù)值分析 240
8.4.2 磨粒流加工閥芯噴嘴顆粒磨削數(shù)值分析 243
參考文獻(xiàn) 249
第9章 磨粒流加工異形曲面流場數(shù)值分析 252
9.1 異形曲面加工技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 252
9.1.1 異形曲面加工技術(shù)國外研究現(xiàn)狀 252
9.1.2 異形曲面加工技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 253
9.2 磨粒流加工葉輪流場數(shù)值分析 255
9.2.1 異形曲面三維模型建立與網(wǎng)格劃分 255
9.2.2 異形曲面模型選擇 256
9.2.3 異形曲面材料設(shè)置 256
9.2.4 計算模型邊界條件的設(shè)置 256
9.2.5 葉輪仿真結(jié)果分析 257
9.3 磨粒流加工螺旋齒輪流場數(shù)值分析 262
9.3.1 螺旋齒輪三維模型建立與網(wǎng)格劃分 262
9.3.2 螺旋齒輪磨粒流加工數(shù)值分析 262
9.4 磨粒流加工多邊形螺旋曲面膛線管數(shù)值分析 268
9.4.1 膛線管三維模型建立與網(wǎng)格劃分 268
9.4.2 多邊形螺旋曲面膛線管數(shù)值分析 268
9.5 膛線管優(yōu)化研拋加工數(shù)值分析 275
9.5.1 加入仿形模芯后三維模型的建立與網(wǎng)格劃分 276
9.5.2 加入仿形模芯約束后流場磨粒流加工數(shù)值分析 276
參考文獻(xiàn) 279
第10章 多物理耦合場固液兩相磨粒流加工試驗研究 281
10.1 變口徑管的磨粒流加工試驗 281
10.1.1 噴油嘴磨粒流加工單因素試驗研究 281
10.1.2 噴油嘴磨粒流加工全因子試驗研究 294
10.1.3 噴油嘴磨粒流加工均勻試驗設(shè)計研究 311
10.1.4 伺服閥閥芯噴嘴的磨粒流加工試驗研究 328
10.1.5 變口徑管磨粒流加工試驗小結(jié) 338
10.2 非直線管的磨粒流加工試驗研究 339
10.2.1 共軌管的磨粒流加工試驗研究 340
10.2.2 三通管的磨粒流加工試驗研究 351
10.2.3 非直線管磨粒流加工試驗小結(jié) 361
10.3 彎管磨粒流加工試驗研究 361
10.3.1 磨粒流試驗材料的選用 361
10.3.2 磨粒流試驗結(jié)果分析 362
10.3.3 彎管磨粒流加工試驗小結(jié) 370
10.4 異形曲面—多邊形螺旋曲面磨粒流加工試驗研究 370
10.4.1 磨粒流加工材料準(zhǔn)備 370
10.4.2 磨粒流加工試驗選用的方案 371
10.4.3 磨粒流加工試驗結(jié)果分析 371
10.5 固液兩相磨粒流加工質(zhì)量控制策略 378
參考文獻(xiàn) 380
編后記 383
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