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纳米切削过程中刀-屑接触区应力分布
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]天津大学机械工程学院,天津300072, [2]山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南250061
  • 相关基金:国家自然科学基金(50935003,U1201245)、国家科技重大专项(2014ZX04012-014)和山东省杰出青年基金(2009JQB01027)资助项目.
中文摘要:

高速切削时刀屑接触区的应力分布直接影响切削过程、切削温度及刀具磨损。利用分子动力学技术对纳米切削过程中刀屑接触区的应力分布特征进行研究,分别采用EAM势、Tersoff势及Morse势计算单晶铜原子间、单晶硅原子间、工件原子与刀具原子间的相互作用力。分析纳米尺度下刀屑接触长度随切削距离变化的规律,探讨刀具前角对刀屑接触区应力分布的影响,通过描述刀屑接触区切屑原子的运动情况,为阐释刀屑接触区的应力分布特征提供依据。研究结果表明在刀.铜屑接触区,正应力在切削刃处最大,随着到切削刃距离的增大而减小,在刀.硅屑接触区,正应力以规则的波动形式逐渐减小。而切应力在切削刃处为负值,随着到切削刃距离的增大,切应力在刀屑接触长度的三分之二处增大到最大值后逐渐减小至零。

英文摘要:

The cutting performance, cutting temperature and tool wear are influenced by the tool-chip stress distribution. The molecular dynamics simulation approach is performed to investigate the tool-chip stress distribution and friction phenomena in nano-machining of monocrystalline silicon and copper materials. Tersoff potential function is employed to model the inter-atomic force among silicon atoms, and EAM potential function is used to model the interatomic force between copper atoms, and Morse potential function is used to model the interatomic force between the workpiece atoms and cutting tool atoms. Both the relations between the contact lengths of tool-chip interface and the cutting distance, and the influence of the tool rake angle on the stress distributions are analyzed. The atom motion and interaction along the tool-chip interface are given to explain the stress distributions along tool-chip interface in the nano-machining process. The normal forces in copper exhibit a peak near the tool edge, and gradually decrease toward zero as the contact ceases to exist, while the normal forces in silicon present regular fluctuations along the tool-chip interface. The friction force in both copper and silicon all show a negative value near the cutting edge. After that, the friction force in copper reaches the maximum at a distance of two-thirds of the contact length and then gradually decreases to zero.

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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