基于分形理论的芯块陶瓷高速干磨传热机理研究

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1、学校代号10532学号S1502W0132分类号TG580密级公开工程硕士学位论文基于分形理论的芯块陶瓷高速干磨传热机理研究学位申请人姓名何鹏飞培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称谢桂芝助理教授樊利军高工学科专业机械工程研究方向难加工材料磨削工艺与技术论文提交日期2018年5月18日学校代号：10532学号：S1502W1032密级：公开湖南大学工程硕士学位论文基于分形理论的芯块陶瓷高速干磨传热机理研究学位申请人姓名：何鹏飞导师姓名及职称：谢桂芝助理教授樊利军高工培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年5月18日论文答辩日期：

2、2018年5月25日答辩委员会主席：尹韶辉教授ResearchonHeatTransferMechanismofHigh-speedDryGrindingofCoreBlockCeramicBasedonFractalTheoryByHEPengfeiB.E.(HarbinInstituteofPetroleum)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGradua

3、teSchoolofHunanUniversitySupervisorsAssistantProfessorXIEGuizhi&SeniorEngineerFANLijunMay,2018湖南大学学位论文原创性声明I基于分形理论的芯块陶瓷高速干磨传热机理研究摘要芯块陶瓷材料具有强度高、导热性差等特点。树脂金刚石砂轮干磨加工芯块陶瓷的磨削能几乎转化为磨削热，使磨削区温度急剧升高，对砂轮寿命、加工成本和质量造成极大影响。因此对芯块陶瓷干磨磨削热的形成和分配机理、磨削区温度场进行研究具有重要的理论和实际意义，也是完善芯块陶瓷加工技术的关键。本文主要对树脂金刚石砂轮磨

4、削芯块陶瓷材料的磨削热进行研究。在研究过程中基于分形理论确定砂轮的等效导热系数和工件的热分配系数；开展芯块陶瓷模拟件干磨削实验；并对磨削区温度场进行数值仿真。具体的研究工作包含以下几个方面：（1）首先利用三维表面轮廓仪采集砂轮形貌信息，使用数字滤波法对获取的砂轮形貌信息进行处理，重构出砂轮的地貌。接着采用盒维数法计算砂轮在不同磨削深度下的分形维数，基于并联导热模型计算出砂轮在不同磨削深度下的等效导热系数。最后采用M.C.Shaw的磨削区热分配模型，结合砂轮的等效导热系数计算出工件的热分配系数。（2）开展芯块陶瓷模拟件的干磨削工艺实验，分别测量不同工件进给速度v

5、w、不同磨削深度ap下的磨削力和磨削温度。实验结果表明，随着磨削深度的增加，工件表面的磨削温度有下降的趋势。（3）基于工件热分配分析和实验结果，采用弧形移动热源模型，在ANSYS环境中对杯形砂轮磨削区温度场进行仿真。在一定的条件下，仿真和实验一致性较好。关键词：芯块陶瓷；分型理论；热分配系数；仿真II工程硕士学位论文AbstractThecoreceramicmaterialhasthecharacteristicsofhighstrengthandpoorthermalconductivity.Thegrindingenergyofthecoreblockc

6、eramicproducedbytheresindiamondwheeldrygrindingisalmostconvertedintogrindingheat,andthetemperatureinthegrindingzoneisrapidlyincreased,whichgreatlyaffectsthelifeofthegrindingwheel,theprocessingcostandthequality.Therefore,itisofgreattheoreticalandpracticalsignificancetostudytheformati

7、onanddistributionmechanismofgrindingheatofcoreblockceramicdrygrindingandthetemperaturefieldinthegrindingzone，whichisalsothekeytoperfecttheprocessingtechnologyofcoreblockceramics.Thispapermainlyresearchesthegrindingheatofthecoreblockceramicmaterialgrindingbyresindiamondwheel.Intheres

8、earchprocess,theequ