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《Ti6Al4V鈦合金切削加工表面殘余應力的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、中圖分類號：TH161論文編號：102870516-B030學科分類號：080201博士學位論文Ti6Al4V鈦合金切削加工表面殘余應力的研究研究生姓名孟龍暉學科、專業(yè)機械制造及其自動化研究方向先進制造技術指導教師何寧教授南京航空航天大學研究生院機電學院二О一六年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonSurfaceResidualStressesGeneratedbyMachi
2、ningTi6Al4VTitaniumAlloyAThesisinMechanicalEngineeringbyMengLonghuiAdvisedbyProf.HeNingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyDec,2016承諾書本人聲明所呈交的博士學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的
3、材料。本人授權南京航空航天大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學博士學位論文摘要Ti6Al4V鈦合金由于其比強度高、耐高溫、耐腐蝕等諸多方面的優(yōu)點，在航空航天領域有著較為廣泛的運用。Ti6Al4V鈦合金屬于典型的難加工材料，加工效率較低，其表面由于切削加工所形成的殘余應力層會嚴重影響到零件的靜力強度、疲勞強度以及抗腐蝕等諸多與殘余應力相關的性能，進而影響到零件的使用壽命，不僅如此，零件幾何尺寸的穩(wěn)定性同樣也會受到殘余應力的影響。因
4、此，深入研究和控制切削加工表面殘余應力對提高被加工零件的質量和使用壽命顯得至關重要。本文從理論推導、實際實驗以及物理仿真等幾個方面，對Ti6Al4V鈦合金切削加工表面殘余應力進行了較為深入的研究。主要研究工作包括：（1）Ti6Al4V薄壁回轉體零件切削加工表面殘余應力的分析。提出基于應變變化的內壁表面殘余應力測量方法和基于FEM修正的外壁表面切削殘余應力測量方法，并基于該方法分別測量了切削加工內壁和外壁表面殘余應力的分布，在此基礎上通過實際實驗分析了各切削參數對于表面殘余應力分布的影響。通過真空退火處理，分析了相應的熱處理對表面殘余應力的影響。（2）Ti6Al4V薄壁零件
5、銑削加工表面殘余應力的分析。提出了基于零件撓度變化和應變變化的表面殘余應力在未達到平衡狀態(tài)下的分布的測量方法。有限元分析表明，零件的表面殘余應力在達到平衡狀態(tài)前后其分布差別較大，而最終其平衡后的應力分布情況會受到零件剛度的影響。為去除零件剛度的影響以正確評估相應的表面殘余應力的分布情況，文章基于腐蝕剝層和反推法測量了相應的殘余應力在平衡狀態(tài)前的分布。（3）基于等效殘余應力測量的零件變形的預測。表面殘余應力具體分布的測量步驟較為繁瑣，工作量較大，以變形預測為最終目的，提出了基于應變變化的等效殘余應力及其作用層深度的測量方法。相應的實驗表明，該方法在大幅度減少測量步驟和工作量
6、的同時，對不同剛度的零件的變形預測有較高的精度。（4）切削加工Ti6Al4V鈦合金表面殘余應力物理仿真的研究?；诙S正交切削模型研究了切削參數和刀具幾何參數對于表面殘余應力的影響，由于二維正交模型本身的局限性，以正交壓痕模型替代相應的三維仿真模型研究了每轉進給量和刀尖圓弧半徑對于表面殘余應力的影響，最終結果表明，正交切削模型結合正交壓痕模型的仿真結果能夠較好地預測三維切削加工所引起的表面殘余應力并分析各切削參數的影響。（5）Ti6Al4V鈦合金蠕變性質的研究。采用納米壓痕法測量了Ti6Al4V鈦合金室溫下的蠕變應力指數。研究發(fā)現，通過給壓頭施加不同的加載速率使其達到相同
7、的最大載荷時得到的壓痕位移—載荷曲線基本是重合的，說明最終的壓痕位移主要取決于最大載荷。通過對壓頭施加ITi6Al4V鈦合金切削加工表面殘余應力的研究不同的加載速率加載到不同的最大載荷，最終結果發(fā)現不同的實驗過程求得的應力指數基本一致，說明加載速率對實驗結果并沒有明顯的影響。通過保載后期壓痕位移的變化率和材料硬度之間的關系，最終得到了Ti6Al4V鈦合金室溫下的蠕變應力指數。另外，以被銑削加工件為研究對象，測量了相應的表面殘余應力在不同溫度下引起的零件的蠕變變形隨時間的變化關系，為進一步評估不同溫度下表面殘余應力所引起的零件蠕
