金刚石圆锯片基体的失效分析研究

摘要

建筑行业的飞速发展使干切式的金刚石圆锯片有着广阔的市场前景。本文探讨了切削力与加工工况各参数之间的关系。利用ANSYS对锯片进行热分析、非线性屈曲分析、热一力耦合屈曲分析寻求锯片失效的主要因素。并对锯片的水槽结构进行了优化。 1、切削区域的平均厚度t<,c>是影响切削力大小的主要因素，参数t<,c>/λ只与K<,1>、K<,2>有关。在锯切加工中锯切力f随着K<,1>和K<,2>的增大而增加。在锯切加工中，合理的配置参数K<,1>(h，D)和K<,2>(V<,T>，V<,P>)的值，以取得最优的加工工艺，提高锯片的使用寿命。 2、用有限元的方法对金刚石圆锯片的水槽的结构，以水槽的倾斜角度(水槽与径向之间的夹角)、水槽的底孔半径、水槽左、右侧边的角度结构参数为试验因素，进行静力分析计算。分析结果表明，在相同的工作条件下，合理的r、γ、φ、ψ值可以加强基体的强度，使之应力分布均衡，高应力区均大大缩小，提高了锯片基体的刚度和节块的抗冲击性。 3、金刚石圆锯片在锯切过程中由于锯切过程热应力、切削应力及高速回转离心力的共同作用下而发生屈曲。这里对锯片有限元模型进行特征值屈曲分析、非线性屈曲分析，考虑热载荷的条件下对再进行非线性有限元屈曲分析。通过分析求得锯片的屈曲临界载荷。 本文的研究表明合理的选择锯片的锯切工艺，水槽结构参数是提高锯片性能及避免屈曲产生的重要途径，其结论对新锯片的开发具有一定的理论和实际指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题的目的及研究意义

1.1.1金刚石圆锯片在石材及建筑业上的市场前景及应用

1.1.2本课题的研究意义

1.2金刚石圆锯片概述

1.2.1金刚石圆锯片结构及其分类

1.2.2金刚石圆锯片基体材料

1.3国内外相关研究现状

1.3.1金刚石圆锯片基体结构

1.3.2金刚石圆锯片锯切研究

1.4大型有限元分析软件ANSYS简介

1.5课题来源及研究内容

1.5.1课题来源

1.5.2主要研究内容

第二章金刚石圆锯片的动力学分析

2.1金刚石圆锯片切削系统

2.1.1金刚石圆锯片的锯切方式

2.1.2金刚石圆锯片的锯切分析

2.2金刚石圆锯片切削区域的几何参数

2.2.1切削屑的数学模型表达

2.2.2切削区域厚度

2.3分析

2.3.1 tc/λ与K1、K2变化关系分析

2.3.2实验数据的数值拟合

2.4本章小结

第三章金刚石圆锯片水槽的结构优化

3.1有限元分析的计算模型

3.1.1锯片模型参数

3.1.2工况分析

3.2结果分析

3.2.1不同的γ值对计算结果的影响

3.2.2不同的底孔半径R对计算结果的影响

3.2.3不同φ、ψ角对计算结果的影响

3.2.4优化前后锯片的X、Y向的变形比较

3.3本章小结

第四章金刚石圆锯片屈曲分析

4.1屈曲分析简介

4.1.1屈曲分析的概念

4.1.2屈曲分析的类型

4.1.3非线性屈曲分析简介

4.2锯片有限元屈曲分析

4.2.1计算模型

4.2.2特征值屈曲分析结果

4.2.3非线性屈曲分析结果

4.2.4考虑热应力的非线性屈曲分析结果

4.3本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文