【技术实现步骤摘要】
一种颗粒增强钛基复合材料高速磨削温度预测方法
本专利技术提供一种颗粒增强钛基复合材料磨削温度预测方法，它涉及一种瞬态传热仿真分析方法，属于有限元仿真
技术介绍
颗粒增强钛基复合材料(以下简称PTMCs)是指以钛或其合金为基体，与碳/硼化物复合的一种新型材料。考虑到与基体材料的匹配性，一般以具有高模量、高强度、高硬度和良好高温性能的碳/硼化物为增强体，如TiC、TiB2、SiC、B4C和TiB等。与钛合金相比，钛基复合材料具有更好的高温性能、耐腐蚀性能和疲劳性能。PTMCs作为一种新型的复合材料，具有结构重量轻、强度高、耐磨性强、抗疲劳性好等优势，在汽车、航空航天等领域具有广阔应用前景。例如，丰田公司研制的TiB/Ti-7Mo-4Fe-2Al-2V复合材料，成功应用在汽车发动机零件中；美国研制的TiCp/Ti-6Al-4V复合材料，已经成功应用于飞机发动机零件、导弹壳和火箭尾翼。现阶段，高速磨削技术是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，所带来的技术上的革命，为实现钛基复合材料高效精密加工提供了一条有效途径。在高速磨削加工过程中，保持其他参数不变，随着砂...
【技术保护点】
1.一种颗粒增强钛基复合材料高速磨削温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：颗粒增强钛基复合材料中增强颗粒分布规律统计首先，通过专业图像处理软件ImageJ将扫描电镜获取的钛基复合材料微观结构图转化为二值化图；然后，用等距当量椭球对增强颗粒进行简化，得到等矩当量椭圆的长轴a数值和椭圆的短长轴之比c＝b/a，确定增强颗粒的大小与扁平程度，分析得到复合材料中增强相分布规律；步骤二：三维复合材料有限元仿真建模三维复合材料有限元仿真建模包括工件模型建立、单元类型选取和网格划分；建立的三维复合材料有限元仿真模型中增强颗粒的形状和大小符合步骤一所述的统计规律，并且为了计算方便规...
【技术特征摘要】
1.一种颗粒增强钛基复合材料高速磨削温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：颗粒增强钛基复合材料中增强颗粒分布规律统计首先，通过专业图像处理软件ImageJ将扫描电镜获取的钛基复合材料微观结构图转化为二值化图；然后，用等距当量椭球对增强颗粒进行简化，得到等矩当量椭圆的长轴a数值和椭圆的短长轴之比c＝b/a，确定增强颗粒的大小与扁平程度，分析得到复合材料中增强相分布规律；步骤二：三维复合材料有限元仿真建模三维复合材料有限元仿真建模包括工件模型建立、单元类型选取和网格划分；建立的三维复合材料有限元仿真模型中增强颗粒的形状和大小符合步骤一所述的统计规律，并且为了计算方便规定任意两个颗粒不重叠；网格单元类型选用Solid70热单元，该单元为六面8节点结构，每个节点具有一个温度自由度，适用于瞬态分析；在利用ANSYS进行网格划分时，将增强颗粒与基体材料结合面上网格绑定在一起，使之具有相同的温度；步骤三：有限元仿真边界条件设定有限元仿真边界条件包括高速磨削过程中传入工件的热量比例、对流换热系数、移动热源分布模型、工作环境初始温度的确定；步骤四：三维温度场仿真分析与验证对颗粒增强钛基复材高速磨削温度场的三维复合材料有限元仿真结果进行验证。2.根据权利要求1所述的一种颗粒增强钛基复合材料高速磨削温度预测方法，其特征在于步骤一所述用等距当量椭球对增强颗粒进行简化，其中等距表示简化前后对形心的中心距不变，当量的意思是简化前后体积保持不变。3.根据权利要求1所述的一种颗粒增强钛基复合材料高速磨削温度预测方法，其特征在于步骤一，所述通过专业图像处理软件ImageJ将扫描电镜获取的钛基复合材料微观结构图转化为二值化图的计算方法如下：将增强颗粒的边界在直角坐标系xoy中表示为f(x,y)，则该不规则曲线的几何矩可表示为式(1)：该不规则曲线所围成的面积可以表示为零阶矩：该图形的形心坐标可以用下式计算得到：对于等距当量椭圆的长轴a和短轴b与旋转的角度θ求解过程如下：假设存在一个新的坐标...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁文锋，周欢，李征，徐九华，傅玉灿，苏宏华，赵正彩，杨长勇，陈燕，张全利，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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