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Research on the nanometric machining of a single crystal nickel via molecular dynamics simulation

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Science China(Technological Sciences) 2016年第12期59卷 1837-1846页

作者： GONG Ya Dong ZHU Zong Xiao zhou yun guang SUN Yao School of Mechanical Engineering & Automation Northeastern University

Molecular dynamics simulations are employed to study the nanometric machining process of single crystal nickel. Atoms from different machining zones had different atomic crystal structures owing to the differences in the actions of the cutting tool. The stacking fault tetrahedral was formed by a series of dislocation reactions, and it maintained the stable structure after the dislocation reactions. In addition, evidence of crystal transition and recovery was found by analyzing the number variations in different types of atoms in the primary shear zone, amorphous region, and crystalline region. The effects of machining speed on the cutting force, chip and subsurface defects, and temperature of the contact zone between the tool and workpiece were investigated. The results suggest that higher the machining speed, larger is the cutting force. The degree of amorphousness of chip atoms and the depth and extent of subsurface defects increase with the machining speed. The average friction coefficient first decreases and then increases with the machining speed because of the temperature difference between the chip and machining surface.

关键词： molecular dynamics simulation nanometric machining single crystal nickel crystal transition and recovery machining speed

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镍基单晶高温合金微尺度磨削温度仿真

东北大学学报（自然科学版） 2018年第1期39卷 82-86页

作者：巩亚东周俊周云光黄雄俊东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

针对镍基单晶高温合金具有较强各向异性以及镍基单晶高温合金微尺度磨削温度场研究较少的情况,建立了基于Hill模型的三维磨削温度仿真模型,并采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE),实现单晶材料微磨削过程有限元温度仿真,分析微磨削过程中的温... 详细信息

针对镍基单晶高温合金具有较强各向异性以及镍基单晶高温合金微尺度磨削温度场研究较少的情况,建立了基于Hill模型的三维磨削温度仿真模型,并采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE),实现单晶材料微磨削过程有限元温度仿真,分析微磨削过程中的温度场分布及其变化情况,研究了不同磨削深度、磨削速度以及不同晶面{(100),(110)和(111)}对微磨削温度的影响规律.结果显示:微磨削高温区发生在磨粒前表面与工件接触的半椭圆形区域,即第Ⅱ温度区;磨削区域温度随着磨削深度增加而增加,随着主轴转速增加而增加;在镍基单晶高温合金不同晶面内微磨削时,(111)晶面温度最高,(110)晶面次之,(100)面微磨削温度最小.

关键词：镍基单晶高温合金磨削微磨削磨削仿真磨削温度场

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牙科氧化锆陶瓷微尺度磨削力研究

东北大学学报（自然科学版） 2020年第4期41卷 557-562页

作者：周云光董彪岳新伟谭雁清东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

基于带有圆弧刃角的圆锥状磨粒形状和突出高度服从瑞利分布的假设,建立单颗磨粒未变形切削厚度数学模型.根据微磨削力的三种不同来源,以单颗磨粒为研究对象,建立磨削过程中单颗磨粒的切削变形力、耕犁力和摩擦力理论模型.结合单位面积... 详细信息

基于带有圆弧刃角的圆锥状磨粒形状和突出高度服从瑞利分布的假设,建立单颗磨粒未变形切削厚度数学模型.根据微磨削力的三种不同来源,以单颗磨粒为研究对象,建立磨削过程中单颗磨粒的切削变形力、耕犁力和摩擦力理论模型.结合单位面积内的磨粒数目,建立微磨削力的理论模型.切向磨削力和法向磨削力预测模型的验证结果表明:切向磨削力理论值与实验值平均误差为7.32%,最大误差小于10%;法向磨削力的平均误差为8.18%,最大误差小于20%.

关键词：氧化锆陶瓷微尺度磨削磨削力磨削力预测磨削力理论模型

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单晶硅微尺度侧磨表面质量影响因素试验研究

东北大学学报（自然科学版） 2017年第7期38卷 983-988页

作者：周云光巩亚东高奇朱宗孝东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

为了获得具有较好表面质量的典型硬脆材料单晶硅微结构,采用微尺度磨削技术,利用直径为0.9 mm的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行磨削.首先通过三因素五水平的正交试验分析出影响单晶硅微尺度磨削表面粗糙度的主次因素;其次优化出获得较小... 详细信息

为了获得具有较好表面质量的典型硬脆材料单晶硅微结构,采用微尺度磨削技术,利用直径为0.9 mm的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行磨削.首先通过三因素五水平的正交试验分析出影响单晶硅微尺度磨削表面粗糙度的主次因素;其次优化出获得较小表面粗糙度的单晶硅微尺度磨削工艺;最后通过单因素试验研究单晶硅微磨削表面粗糙度(Ra)随工艺参数的变化规律.结果表明:在沿单晶硅(100)晶面的微磨削过程(20 000 r/min≤v_s≤60 000 r/min,20μm/s≤v_w≤170μm/s和3μm≤a_p≤15μm)中,主轴转速对R_a影响最大;当主轴转速(v_s)为50 000 r/min、进给速度(v_w)为20μm/s、磨削深度(a_p)为3μm时,R_a最小;R_a随vs的增大基本呈减小趋势,但v_s过大时机床主轴出现振动,R_a出现增大趋势.R_a随v_w和a_p的增大而增大.

关键词：微加工微尺度磨削单晶硅磨削表面质量表面粗糙度

SiC陶瓷的磨削去除机理及参数对磨削力影响

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 548-554页

作者：周云光田川川王书海陈晗东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 中航沈飞民用飞机有限责任公司辽宁沈阳110850 秦皇岛瑞方机械有限公司河北秦皇岛066000

为探究SiC陶瓷的磨削去除机理及磨削参数对磨削力影响规律,基于SPH(smoothed particle hydrodynamics)法建立了单磨粒冲击SiC陶瓷仿真模型,分析了SiC磨削裂纹产生和扩展机制;通过单因素试验分析了v_(s),v_(w)和a_(p)对SiC磨削去除机理... 详细信息

为探究SiC陶瓷的磨削去除机理及磨削参数对磨削力影响规律,基于SPH(smoothed particle hydrodynamics)法建立了单磨粒冲击SiC陶瓷仿真模型,分析了SiC磨削裂纹产生和扩展机制;通过单因素试验分析了v_(s),v_(w)和a_(p)对SiC磨削去除机理、法向磨削力和切向磨削力的影响规律.结果表明,磨粒冲击导致中位裂纹和横向裂纹产生,随着磨粒压入深度的增加,横向裂纹向材料近表面区域扩展,当横向裂纹扩展至材料表面形成脆性断裂;随着v_(s)的增大,v_(w)和a_(p)的减小,磨削表面产生的凹坑区域和凹坑深度减小,塑性去除区域变大,法向磨削力和切向磨削力均呈减小趋势.研究成果为SiC构件的高效低损伤加工提供重要依据.

关键词：磨削去除机理磨削力 SiC陶瓷 SPH

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寿州窑研究述评

阜阳师范学院学报（社会科学版） 2017年第3期 24-29页

作者：周光云蚌埠学院艺术设计学院安徽蚌埠233000

寿州窑是我国隋唐时期著名的窑场之一。自1960年发现以来,已有57年,寿州窑及相关研究取得了丰硕的成果。本文从遗址的调查研究、瓷器的理化测试、陶瓷的艺术特征、与它窑的关系、技艺的传承创新、综合研究等六个方面,对寿州窑的成果进... 详细信息

寿州窑是我国隋唐时期著名的窑场之一。自1960年发现以来,已有57年,寿州窑及相关研究取得了丰硕的成果。本文从遗址的调查研究、瓷器的理化测试、陶瓷的艺术特征、与它窑的关系、技艺的传承创新、综合研究等六个方面,对寿州窑的成果进行了初步梳理与总结。

关键词：寿州窑安徽淮南隋唐黄釉瓷

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单晶镍基高温合金微铣削力试验

东北大学学报（自然科学版） 2017年第4期38卷 542-545,556页

作者：高奇巩亚东周云光温雪龙东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 辽宁工业大学机械工程与自动化学院辽宁锦州121001

以单晶镍基高温合金DD98为研究对象,从单晶高温合金微观组织分析材料去除机理,得出DD98滑移面为密排面{111},滑移向为密排方向,克服阻力最小,最易滑移.采用双刃微铣刀对单晶镍基高温合金DD98进行正交试验,通过极差分析比较获得切削参数... 详细信息

以单晶镍基高温合金DD98为研究对象,从单晶高温合金微观组织分析材料去除机理,得出DD98滑移面为密排面{111},滑移向为密排方向,克服阻力最小,最易滑移.采用双刃微铣刀对单晶镍基高温合金DD98进行正交试验,通过极差分析比较获得切削参数对微铣削力的影响程度.结果表明,主轴转速的影响最大,进给速度其次,铣削深度最小.通过优化获得理想的切削参数为:主轴转速36 000 r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s,此时微铣削力最小.并对其原因进行深入分析,为单晶高温合金的微加工理论的机理揭示提供理论参考和试验依据.

关键词：微铣削力单晶高温合金 DD98 微观组织正交试验

单晶镍基高温合金DD98微铣削表面质量试验

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东北大学学报（自然科学版） 2017年第3期38卷 385-389页

作者：高奇巩亚东周云光温雪龙东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 辽宁工业大学机械工程与自动化学院辽宁锦州121001

为研究单晶高温合金的微铣削表面质量,使用***双刃端铣刀,刀刃直径为0.8 mm,试验材料为单晶高温合金DD98,完成正交试验研究.通过极差分析找出主轴转速、进给速度、铣削深度对微铣削表面质量影响的主次因素,即主轴转速的影响最大,铣削深... 详细信息

为研究单晶高温合金的微铣削表面质量,使用***双刃端铣刀,刀刃直径为0.8 mm,试验材料为单晶高温合金DD98,完成正交试验研究.通过极差分析找出主轴转速、进给速度、铣削深度对微铣削表面质量影响的主次因素,即主轴转速的影响最大,铣削深度其次,进给速度最小;采用统计学知识,获得切削工艺参数的优化组合,使表面粗糙度最小,即主轴转速为n=3.6 kr/min,铣削深度为ap=5μm,进给速度为v=100μm/s,对此优化方案重复试验,表面粗糙度值为951 nm.并对其切削机理和影响表面质量及形貌的原因进行深入的分析,对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义.

关键词：微铣削单晶镍基高温合金表面粗糙度 DD98

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工程陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型的研究

东北大学学报（自然科学版） 2020年第9期41卷 1291-1296页

作者：马廉洁王馨陈景强周云光东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

通过二硅酸锂玻璃陶瓷的切削实验,依据摩擦学原理,结合犁沟效应从微观层面讨论了陶瓷材料对切削刀具磨损机理的影响.通过引入陶瓷晶体相关参数,揭示了陶瓷晶体的形貌和排布方式在车削过程中对刀具磨损量的影响,使磨损机理应用更具广泛... 详细信息

通过二硅酸锂玻璃陶瓷的切削实验,依据摩擦学原理,结合犁沟效应从微观层面讨论了陶瓷材料对切削刀具磨损机理的影响.通过引入陶瓷晶体相关参数,揭示了陶瓷晶体的形貌和排布方式在车削过程中对刀具磨损量的影响,使磨损机理应用更具广泛性和直观性.结合几何学和运动学分析,建立了工程陶瓷材料车削刀具体积磨损量模型,并进行了实验验证.理论和实验结果均表明随切削路程的增大,刀具体积磨损量先表现为稳定增加,随后由于磨损面的不断增加以及热量堆积导致黏结磨损现象的出现,刀具磨损速度急剧加快,最终导致刀具刃缘崩碎而失效.

关键词：体积磨损量晶体刀具磨损车削工程陶瓷