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颗粒微切削表面创成的分子动力学仿真研究
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH161[机械工程—机械制造及自动化] TG501[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
  • 作者机构:[1]长春理工大学机电工程学院,长春130022, [2]吉林大学机械科学与工程学院,长春130000
  • 相关基金:国家自然科学基金(51206011)、吉林省科技发展计划(20130522186JH,20160101270JC)和吉林省教育厅项目(吉教科合字[2016]第386号)资助项目.
中文摘要:

颗粒微切削的性能和行为直接影响工件的表面质量,从材料去除规律和能量变化规律的角度对颗粒微切削作用的表面创成机理进行研究,分别采用EAM势、Morse势、Tersoff势描述单晶铜原子间、工件与颗粒、颗粒刀具原子间的作用力。分析纳米尺度下颗粒切削方向、颗粒切削速度、系综温度对颗粒微切削作用,通过探讨体系动能、体系势能、体系总能对工件原子运动规律的影响及颗粒微切削加工前后键角的变化形态,为阐述颗粒微切削作用的表面创成机理提供理论依据。研究结果表明正交切削比斜切削能获得更好的表面质量,颗粒速度与能量不存在线性关系,颗粒温度对体系能量有直接影响。通过分子动力学数值模拟得到体系的结构信息及相关热力学性质并对分子动力学的微观统计量进行分析计算,寻找合适的加工参数,为颗粒微切削加工工艺的发展提供技术支持。

英文摘要:

The performance of monocrystalline particles micro cutting has direct influence on surface finish quality. So the study angle is regularity of material removal and energy change in surface formation mechanism of monocrystalline particles micro cutting. A three dimensional model of molecular dynamics is employed to study the monocrystalline copper micro cutting mechanism. The model include the utilization of the EAM potential function, Morse potential function, and tersoff potential function to simulate the interatomic force between copper atoms, the workpiece and copper particles. The effect of particles cutting direction and velocity and ensemble temperature on particles micro cutting in nano scale with the model are analyzed. Through discussing the effect of system kinetic energy and potential energy and total energy on workpiece-atomic movement rule, and the change of bond angle with particles micro cutting, it provides theoretical basis for surface formation mechanism of monocrystalline particles micro cutting. The results show that the surface finish is better in orthogonal cutting than that in bevel cutting, linear relationship of particles velocity and energy don't exist and particles temperature have direct influences on' system energy. Molecular dynamics simulation is carried out to get system structural information and thermodynamic property and provides a method to search appropriate machining parameter. Through the simulation, the technical support for the study on particles micro cutting processing technology is provided.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603