利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021111451527
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-22
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种薄基片厚度方向残余应力分布获取方法,其特征在于:该方法包括下列顺序的步骤:(1)建立磨粒磨削分子动力学初始构型,得到三维尺寸分子动力学仿真模型,所述磨粒磨削分子动力学初始构型包括磨粒粒子与工件粒子;

(2)确定仿真参数,完成系统环境设置,其中系统环境包括系统温度、系综、工件粒子初始速度、粒子初始位置、势函数、边界条件、数值积分算法、积分时间步长和模型晶向;进行磨粒磨削分子动力学模拟,并对模拟输出信息进行后处理;

(3)磨粒磨削结束后对分子动力学模型进行散热处理,输出散热各个时刻粒子的位置与应力信息;

(4)根据散热输出的粒子信息,截取单时间步的粒子信息,选取规避边界的区域粒子,计算该区域各个粒子的等效应力,表征粒子残余应力;

(5)对所选区域残余应力进行厚度方向上的分析,将所选区域沿厚度方向分成多个层段,求解每个层段的残余应力,获得残余应力在厚度方向上的分布,并得到残余应力最大值位置;

在步骤(2)中,所述进行磨粒磨削分子动力学模拟,并对模拟输出信息进行后处理具体包括以下步骤:(2a)弛豫模拟,确定弛豫运行时间步:在初始系统环境下,对粒子速度进行重新标定,输出运行过程中热力学性质,所述热力学性质包括运行时间步与系统总能量,根据系统总能量变化设置弛豫运行时间步;

(2b)磨削过程:在弛豫的系统环境下,重新设置系综和温度维持方法,设置磨粒粒子厚度方向上的速度,磨粒到达指定的磨削深度,则取消厚度方向上速度,设置指定磨削晶向上的速度,磨粒在工件上磨削,输出磨削过程中计算的粒子应力以及位置信息;

在步骤(4)中,所述粒子残余应力使用粒子的等效应力表示,仿真输出每个粒子的应力分量,等效应力的计算公式如下:其中,Sxy,Sxz,Syz,Sxx,Syy,Szz为分别为相互垂直的三个面上的应力分量,包括正应力和切应力,S为等效应力。

2.根据权利要求1所述的薄基片厚度方向残余应力分布获取方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述工件粒子由牛顿层,固定层,恒温层组成。

3.根据权利要求1所述的薄基片厚度方向残余应力分布获取方法,其特征在于:在步骤(3)中,所述磨粒磨削结束后对分子动力学模型进行散热处理是指在磨粒磨削结束后,保持磨削时的系统环境,将磨粒速度设置为0,分子动力学磨粒磨削模拟继续运行一段时间。

4.根据权利要求1所述的薄基片厚度方向残余应力分布获取方法,其特征在于:在步骤(4)中,所述选取规避边界的区域粒子是指,选取区域粒子的所选取区域避开工件模型上磨削开始的边界、模型下边界以及模型上磨削结束的边界。

5.根据权利要求1所述的薄基片厚度方向残余应力分布获取方法,其特征在于:在步骤(5)中,所述每个层段的残余应力以该层段内所有粒子残余应力的平均值表示。