學(xué)生姓名：李晶星
班學(xué)號級：交控2020-06班
指導(dǎo)教師：秦好娜
畢設(shè)題目：超聲輔助加工反應(yīng)燒結(jié)碳化硅中超聲激勵對表面及亞表面的影響研究
一、概況
1.選題意義
隨著科學(xué)技術(shù)不斷的高速發(fā)展，推動了航天工程等高端制造業(yè)有了更遠(yuǎn)大的使用場景以及更高的使用性能需求，這進(jìn)一步引發(fā)了對先進(jìn)材料的探索。碳化硅陶瓷及其復(fù)合材料被制備出以來，學(xué)者們便發(fā)現(xiàn)了其優(yōu)異的使用特性，但也造成了加工難的痛點?，F(xiàn)有大量研究證明超聲輔助加工能很好應(yīng)對這一材料的加工，但加工過程依然伴隨著不可避免的縱向裂紋生長形成亞表面損傷，對此本文研究超聲激勵對該硬脆材料亞表面損傷的影響規(guī)律，在優(yōu)化加工參數(shù)和提高工件加工質(zhì)量方面具有指導(dǎo)意義。
2.任務(wù)分解
1.按照本論文的主要目的、意義和任務(wù)要求，查閱和歸納整理有關(guān)超聲輔助加工和碳化硅的文獻(xiàn)，了解相關(guān)的超聲加工原理、應(yīng)用范圍、優(yōu)缺點以及碳化硅的特點、應(yīng)用領(lǐng)域和局限性，并分析對比國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
2.理解材料本構(gòu)和損傷的力學(xué)模型，選擇正確的模型進(jìn)行仿真。
3.使用有限元仿真軟件，如abaqus對超聲加工過程進(jìn)行仿真。了解參數(shù)的獲取途徑，仿真方法和理論計算方法，并通過與實驗參數(shù)進(jìn)行對比，實現(xiàn)正確仿真。
4.學(xué)會亞表面形貌的獲取方法和步驟，并進(jìn)行試驗操作，獲取材料亞表面形貌，并學(xué)會使用微觀顯微鏡進(jìn)行觀測，獲取所需數(shù)據(jù)。
5.撰寫論文，答辯并修改。
二、已完成工作
1.查閱和歸納整理有關(guān)脆硬材料加工方面的文獻(xiàn)，了解了國內(nèi)外超聲輔助加工的研究現(xiàn)狀及趨勢，了解了超聲輔助加工針對脆硬材料加工時的基本機理，完成了外文文獻(xiàn)翻譯及本文第一章的緒論撰寫。
圖1文獻(xiàn)翻譯及緒論撰寫
2.對于振動切削機理進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解了超聲輔助加工系統(tǒng)的基本組成和能量傳輸，從材料加工去除的角度分析對應(yīng)切削過程的加工特性理論，其中包括刀具的加工軌跡與變速度特性、變切削角特性、瞬態(tài)切削深度、切削力計算準(zhǔn)則，并就此完成了本文第2章振動切削工藝特性的撰寫。
圖2 振動加工工藝特性
圖3 第2章工藝特性部分論文撰寫
3.對于abaqus軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，熟悉了有限元仿真建立二維正交切削的基本流程和基于python的隨機顆粒建模，在探索反應(yīng)燒結(jié)碳化硅有限元仿真切削的模型搭建過程中，學(xué)習(xí)關(guān)鍵的材料本構(gòu)模型及其包含的屈服強度、損傷模型和狀態(tài)方程的定義。
4.對于關(guān)鍵的材料本構(gòu)模型進(jìn)行了長時間的學(xué)習(xí)探索，在選定jhb本構(gòu)模型后，查閱文獻(xiàn)中理解本構(gòu)參數(shù)的含義以及常用的參數(shù)數(shù)值，對于加工條件有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)試，目前得到了較初始模型更合理的結(jié)果，但目前仍未實現(xiàn)滿意的加工仿真。
三、下一步工作計劃
1.進(jìn)一步深入閱讀文獻(xiàn)，強化對于加工理論的理解能力；
2.用文獻(xiàn)研究指導(dǎo)，調(diào)整材料本構(gòu)參數(shù)，對有限元仿真算例進(jìn)行優(yōu)化，得到與實驗結(jié)果相近的仿真結(jié)果；
3.在優(yōu)化好的仿真模型中，先探究不同切深和切削速度對于加工表面的影響，提取刀具切削力作為對于刀具磨損的參考數(shù)值，按一定標(biāo)準(zhǔn)選擇合適加工的切深和切削速度；
4.在上述條件下添加振動激勵，對比前后加工的表面粗糙度、殘余應(yīng)力和切削力，并修改激勵的振幅、頻率參數(shù)，探究不同激勵得到的加工結(jié)果變化趨勢以及亞表面損傷（縱向裂紋擴(kuò)展）的狀態(tài)；
5.撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備結(jié)題。
問題一：你在對于現(xiàn)有的損傷參數(shù)進(jìn)行的調(diào)整，是否在文獻(xiàn)中有理論依據(jù)
回答：根據(jù)目前的學(xué)習(xí)了解，本構(gòu)模型的屈服強度模擬應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的參數(shù)是材料自身的特性，損傷演化的參數(shù)在多個文獻(xiàn)中都會根據(jù)加工方式進(jìn)行修正，后續(xù)我會通過實驗數(shù)據(jù)或者文獻(xiàn)中記錄的結(jié)果進(jìn)行模型合理性驗證。
問題二：你后續(xù)如何表征你所研究的亞表面損傷
回答：根據(jù)振動切削理論，加工時橫向裂紋擴(kuò)展實現(xiàn)材料去除，縱向裂紋擴(kuò)展演化為亞表面損傷，文獻(xiàn)內(nèi)記錄的現(xiàn)有的表征方式都是基于縱向裂紋的生長長度，我后續(xù)打算提取每次仿真結(jié)果的最大裂紋深度。
從選擇本次畢設(shè)題目開始，一直在秦老師的幫助下以及學(xué)長的答疑解惑中，逐步加深對于該領(lǐng)域的理解，對于abaqus軟件的使用也更加的熟練。隨著進(jìn)度的提升越發(fā)了解到自己的匱乏，這提醒我要時刻保持鉆研的心態(tài)。通過目前的畢設(shè)工作量，我收獲了許多，一方面在以前從未涉足的領(lǐng)域?qū)W到了新的專業(yè)知識與知識的應(yīng)用，另一方面還提高了自己獨立查找文獻(xiàn)學(xué)習(xí)的科研潛力。盡管畢設(shè)是個人任務(wù)，但我也從其中深刻體會到了團(tuán)隊的作用，當(dāng)進(jìn)程卡殼時能得到老師和學(xué)長的一句點撥，或許就能使自己茅塞頓開，掃除阻礙。
一、繼續(xù)學(xué)習(xí)，不斷提升理論涵養(yǎng)：
在信息時代，學(xué)習(xí)是不斷地汲取新信息，獲得事業(yè)進(jìn)步的動力。作為一名青年學(xué)子更應(yīng)該把學(xué)習(xí)作為保持工作積極性的重要途徑。結(jié)合自身實際，不斷學(xué)習(xí)理論、業(yè)務(wù)知識和社會知識，用先進(jìn)的理論武裝頭腦，用精良的業(yè)務(wù)知識提升能力，以廣博的社會知識拓展視野。
二、努力實踐，自覺進(jìn)行角色轉(zhuǎn)化：
在本科階段接受了大量的理論學(xué)習(xí)，但等到真正需要運用理論參與畢設(shè)的時候又會顯得捉襟見肘，一切的理論在大腦中都會顯得微不足道的，只有真正內(nèi)化其為自己的思想時才會激發(fā)知識的力量。只有將理論付諸于實踐才能實現(xiàn)理論自身的價值，也只有將理論付諸于實踐才能使理論得以檢驗。同樣，一個人的價值也是通過實踐活動來實現(xiàn)的，也只有通過實踐才能鍛煉人的品質(zhì)，彰顯人的意志。必須在實際的工作和生活中潛心體會，并自覺的進(jìn)行這種角色的轉(zhuǎn)換。
三、提高工作積極性和主動性：
本科畢設(shè)，是開端也是結(jié)束。展現(xiàn)在自己面前的是一片任自己馳騁的沃土，也分明感受到了沉甸甸的困難。在今后的工作和生活中，我將繼續(xù)學(xué)習(xí)，深入實踐，不斷提升自我，努力創(chuàng)造業(yè)績，繼續(xù)創(chuàng)造更多的價值。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
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