项目名称: 振动辅助车铣加工仿生表面关键技术及机理

项目编号: No.51475275

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 张建华

作者单位: 山东大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 基于应用背景选取典型生物表面,提取其宏观与微观形貌特征,通过耦合、分解与重构建立仿生表面数学模型。研究典型仿生表面的固、液、气耦合界面作用机理,建立其性能预测模型。构建典型仿生表面的非光滑形态评价体系,结合振动辅助方式与加工参数优化仿生表面及其织构加工策略。分析典型仿生表面的振动辅助车铣加工运动学及动力学特性,实现仿生表面加工与材料特性的最佳匹配,获得满足设计要求的仿生表面。基于加工变形区及其应力场分析非均匀应变、位错等对剪切变形应力和变形能的影响,研究材料特性、振动参数和加工工艺参数对切屑变形、加工区温度场以及仿生表面摩擦磨损、减振降阻、吸波消音、散热等性能的影响机制,建立仿生表面优化和振动辅助车铣加工技术体系,为仿生表面设计和工程应用奠定基础。振动辅助车铣加工仿生表面技术可以解决国防军工、航空航天、生物工程等领域的局部表面或大规模仿生表面高效率低成本加工问题,具有重要的理论和实际意义。

中文关键词: 仿生表面;特征提取;表面织构;振动辅助车铣加工;摩擦磨损

英文摘要: Typical biological surfaces are selected based on specific industrial application background, their macroscopic characteristics and microstructures are extracted to establish mathematical models of bionic surfaces by coupling, decomposition and rebuilding. Changing rules of solid, liquid, gas and their coupling bionic interfaces are studied systematically to construct predictive bionic surface mechanism models. Investigate the characteristics of non-smooth morphology to construct an evaluation system for bionic surfaces, considering the influence of vibration mode and parameters with machining parameters, to reveal the machinability of bionic surfaces and their surface textures. Analyze the kinematic and dynamic characteristics of vibration assisted turning and milling to reveal the formation mechanism of bionic surfaces and surface textures. The influence of inhomogeneous strain and dislocation to the shear deformation stress and the deformation energy is studied based on the distribution of deformation zone and stress field. The influence of material properties, metallographic, vibration and machining parameters to the friction and wear characteristics, vibration and noise reduction performance, microwave absorbing and heat dispersion functions of bionic surfaces are investigated. It will provide the basis for simulation, prediction and engineering application to establish a theory, characteristic optimization and combined machining technologies of bionic surfaces. Vibration assisted turning and milling will provide high efficiency and low cost solution for the machining of part area and large scale bionic surfaces in defense and military industry, aviation and aerospace industry, and biological engineering, etc.

英文关键词: Bionic surface;Feature extraction;Surface texure;Vibration assisted turning and milling;Friction and wear

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