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金刚石与磨料磨具工程 2019年第1期39卷 66-71页

作者：范宝朋陈燕陈斌斌梁宇红孙亮南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京210016

碳纤维增强树脂基复合材料是一种比模量高、比强度高、比刚度高的复合材料,在航空航天领域具有较大的应用前景。磨削由碳纤维和树脂组成的碳纤维增强树脂复合材料时,当磨削温度超过树脂的玻璃化转变温度就会产生树脂烧毁等缺陷。为了研... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料是一种比模量高、比强度高、比刚度高的复合材料,在航空航天领域具有较大的应用前景。磨削由碳纤维和树脂组成的碳纤维增强树脂复合材料时,当磨削温度超过树脂的玻璃化转变温度就会产生树脂烧毁等缺陷。为了研究此问题,利用碳纤维复合材料–康铜丝半人工热电偶在线测量磨削过程中的温度,通过试验与仿真相结合的方法计算出传入工件的热分配比为2.0%～3.5%。

关键词：碳纤维复合材料磨削温度热分配比

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提高陶瓷高速磨削温度有限元仿真精度的研究

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制造技术与机床 2022年第12期 153-158页

作者：龙华郭力王崇樊新波湖南工业职业技术学院机械工程学院湖南长沙410208 复杂薄壁精密零件智能柔性加工技术湖南省工程研究中心湖南长沙410208 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410208

磨削温度对工程陶瓷高速磨削性能有重要的影响。采用热电偶法测量工程陶瓷高速磨削温度较困难。而有限元仿真磨削温度能比较容易地对工程陶瓷的高速磨削温度进行深入分析,但由于目前工程陶瓷高速磨削工件热分配比公式精度较低,导致工程... 详细信息

磨削温度对工程陶瓷高速磨削性能有重要的影响。采用热电偶法测量工程陶瓷高速磨削温度较困难。而有限元仿真磨削温度能比较容易地对工程陶瓷的高速磨削温度进行深入分析,但由于目前工程陶瓷高速磨削工件热分配比公式精度较低,导致工程陶瓷有限元仿真高速磨削温度的误差较大。因此在采用热电偶法做少量的工程陶瓷高速磨削温度测量实验的基础上,采用最小二乘法线性回归对目前的工程陶瓷磨削工件热分配比的计算公式进行修正,得到了较高精度的工程陶瓷高速磨削工件热分配比公式。在此基础上工程陶瓷的有限元仿真高速磨削温度与实验测量磨削温度的误差控制在8.9%范围内,从而明显提高了工程陶瓷有限元仿真高速磨削温度的精度。

关键词：工程陶瓷高速磨削磨削温度热分配比有限元仿真

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超声振动磨削CFRP温度场的有限元仿真

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机械科学与技术 2020年第6期39卷 821-828页

作者：刘军范宝朋陈燕梁宇红中国商飞上海飞机制造有限公司上海201325 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京210016

超声振动磨削时的高温易导致碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的热损伤,为了分析超声振动磨削CFRP过程中的温度问题,借助有限元的方法对声振动磨削CFRP温度场进行了仿真。首先利用半人工热电偶在线测量了磨削温度,通过试验与仿真相结合... 详细信息

超声振动磨削时的高温易导致碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的热损伤,为了分析超声振动磨削CFRP过程中的温度问题,借助有限元的方法对声振动磨削CFRP温度场进行了仿真。首先利用半人工热电偶在线测量了磨削温度,通过试验与仿真相结合的方法研究了传入0、45°、90°和135°纤维取向的单向CFRP中的热分配比。随后,根据超声振动磨削各单向CFRP的热分配比,建立了超声振动磨削多向CFRP磨削温度场仿真模型。最后,通过超声振动磨削试验对有限元模型的有效性进行了验证。

关键词：超声振动磨削碳纤维增强树脂基复合材料温度场热分配比有限元仿真

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工程陶瓷高速磨削温度的有限元仿真分析

工程陶瓷高速磨削温度的有限元仿真分析

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作者：王崇湖南大学

学位级别：硕士

工程陶瓷是典型的难磨材料,在磨削过程中工件表面的磨削温度高,磨削温度在一定范围内能使陶瓷工件表面材料以塑性变形去除的比例增加,有利于提高表面质量,但磨削温度过高易出现磨削裂纹等加工缺陷。到目前为止,热电偶法能直接测量陶瓷... 详细信息

工程陶瓷是典型的难磨材料,在磨削过程中工件表面的磨削温度高,磨削温度在一定范围内能使陶瓷工件表面材料以塑性变形去除的比例增加,有利于提高表面质量,但磨削温度过高易出现磨削裂纹等加工缺陷。到目前为止,热电偶法能直接测量陶瓷工件表面的磨削温度,但热电偶法测量磨削温度较困难,同时会破坏陶瓷工件影响测量精度等。ANSYS有限元仿真技术能借助计算机基于热传导理论仿真工程陶瓷的磨削温度,能获得陶瓷工件在磨削过程中温度的分布情况、对磨削温度进行深入分析。本文首先采用最小二乘法线性回归对工程陶瓷普通磨削和高速磨削工件热分配比的计算公式进行修正,然后利用ANSYS软件仿真陶瓷工件不同磨削参数下的磨削温度,并分析磨削参数对氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷仿真磨削温度的影响;采用比较分析的方法研究工件模型有限元网格对仿真磨削温度的影响,并通过单因素变量法进一步分析工件模型沿进给速度方向的有限元网格数量对仿真磨削温度的影响;采用单因素变量法分析仿真过程中载荷加载步数对仿真磨削温度的影响。最后对工程陶瓷仿真磨削温度场进行分析。通过研究发现,采用修正后的公式计算的热分配比精度较高,陶瓷工件的仿真磨削温度精度较高;工件模型的有限元网格划分方式及密度对工程陶瓷仿真磨削温度有一定影响,沿工件磨削宽度方向的有限元网格数量对仿真磨削温度几乎无影响,但沿进给速度方向的有限元网格数量对仿真磨削温度有一定影响,通过增大工件模型沿进给速度方向的有限元网格数量可以提高仿真磨削温度的精度,但会降低仿真速度;仿真过程中载荷步数越多,仿真磨削温度随载荷步数的增加而趋于某一确定值,仿真精度越高,但仿真速度越慢。结果证明工程陶瓷有限元仿真磨削温度与实验磨削温度之间的误差较小。同时分析了陶瓷工件的磨削温度场、陶瓷工件表层的温度梯度、陶瓷磨削温度随时间的变化等,为工程陶瓷工件的实际磨削加工提供了有实用价值的参考。

关键词：工程陶瓷热分配比磨削温度有限元仿真温度场

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碳纤维复合材料磨削温度研究

碳纤维复合材料磨削温度研究

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作者：刘国平福州大学

学位级别：硕士

碳纤维增强复合材料由于具有比强度高、比模量大、耐化学腐蚀、耐烧蚀等特点,被广泛的应用于航天、车辆制造、体育用品等领域。由于碳纤维复合材料具有叠层结构、各向异性和导热性差等特性,给加工造成了困难。特别在精密磨削加工过程中... 详细信息

碳纤维增强复合材料由于具有比强度高、比模量大、耐化学腐蚀、耐烧蚀等特点,被广泛的应用于航天、车辆制造、体育用品等领域。由于碳纤维复合材料具有叠层结构、各向异性和导热性差等特性,给加工造成了困难。特别在精密磨削加工过程中,热量容易积累,砂轮磨损严重,工件极易出现热损伤,严重影响砂轮耐用度和工件精度。因此,磨削温度理论以及实验研究对工件的表面完整性有重要意义。本文针对碳纤维复合材料难加工的特点,采用理论、实验、仿真结合的方法对其磨削过程中产生的磨削高温进行实验和有限元仿真研究,主要内容包括:(1)针对磨削系统,分析碳纤维复合材料平面磨削温度场的影响因素。主要包括磨削参数、冷却液、砂轮材料、工件参数。对传热机理、热源分布模型以及热分配比模型等理论进行探讨。确定采用矩形移动热源和C.GUO的热分配比模型对热流密度进行计算。(2)建立碳纤维复合磨削温度场的有限元模型,运用ANSYS有限元软件对碳纤维复合材料磨削过程进行仿真。通过仿真,得到不同时刻工件表面温度场的分布状况、碳纤维板每层的温度云图以及磨削参数对磨削温度场的影响。使用文中的有限元仿真方法可以对磨削温度场进行预测。(3)搭建碳纤维复合材料磨削测温实验平台。分析现阶段磨削温度的测量方法,采用夹丝热电偶方法测量不同加工参数下的磨削温度,分析磨削参数对磨削温度的影响,并对温度仿真结果、实验结果以及理论分析进行对比,验证理论分析的合理性以及仿真方法和实验方法的有效性。利用SPSS软件建立磨削温度的经验公式。

关键词：碳纤维复合材料热分配比移动热源磨削温度有限元仿真

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热耦合精馏工艺设计与经济性分析

热耦合精馏工艺设计与经济性分析

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作者：李萱天津大学

学位级别：硕士

在以往的研究中,包括热泵精馏塔和各类HIDiC构型在内的热耦合塔工艺在分离近沸点物系时较传统精馏塔表现出了良好的节能效果和经济优势。本文在前人工作的基础上,利用Aspen Plus模拟软件对多组二元物系开展了关于传统精馏和各类热耦合... 详细信息

在以往的研究中,包括热泵精馏塔和各类HIDiC构型在内的热耦合塔工艺在分离近沸点物系时较传统精馏塔表现出了良好的节能效果和经济优势。本文在前人工作的基础上,利用Aspen Plus模拟软件对多组二元物系开展了关于传统精馏和各类热耦合精馏工艺的对比研究,并针对特定HIDiC构型进行了详细地设计分析和优化研究。在对丙烯-丙烷分离过程的分析讨论中,本文基于同轴式HIDiC构型提出了一种强化换热的改进HIDiC构型,该构型在原有塔内换热的基础上,又将精馏段塔顶蒸汽经再压缩后与提馏段塔底液体进行换热,从而代替了使用低压蒸汽作为热源的再沸器。文中对该构型中存在的三个关键性操作变量做了详细的优化分析,即塔内、塔外的热量分配问题,精馏段操作压力和第二压缩机压缩比的取值问题。优化结果显示年均总费用随着换热方式逐渐由塔内多换热板向塔外单一换热器转变而逐渐减小。由此,本文开发了一种新型的双塔分离式HIDiC构型,在该构型中,塔内平行塔板间无换热,换热均在塔外换热器中进行。该新工艺在年均总费用和总能耗方面的表现均优于其他所有热耦合塔工艺。此外,本文另针对相对挥发度依次递增的四组二元物系（苯-氟苯、苯-正庚烷、苯-甲苯、苯-氯苯）开展了传统精馏和四种热耦合精馏工艺（热泵精馏、HIDiC通用构型、HIDiC简化构型、差压热耦合精馏）的模拟研究,分析结果表明,热耦合节能工艺在分离相对挥发度较小（沸点差较小）的物系时,相比于传统精馏表现出良好的节能效果和经济优势;随着物系的相对挥发度不断增大,热耦合工艺的优势逐渐减小甚至消失。当热耦合精馏工艺在分离体系下能够发挥其节能优势时,又以热泵精馏塔和差压热耦合精馏塔的效果最为显著,而HIDiC相关塔工艺由于其特殊的操作特性,在经济性方面并不具有良好的竞争态势。此外,HIDiC构型的换热形式和换热器换热位置的选择将对工艺最终的经济效益具有重要影响。

关键词：热耦合精馏 HIDiC 热分配比相对挥发度年均总费用

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