学生姓名：李晶星

班学号级：交控2020-06班

指导教师：秦好娜

毕设题目：超声辅助加工反应烧结碳化硅中超声激励对表面及亚表面的影响研究

一、概况

1.选题意义

随着科学技术不断的高速发展，推动了航天工程等高端制造业有了更远大的使用场景以及更高的使用性能需求，这进一步引发了对先进材料的探索。碳化硅陶瓷及其复合材料被制备出以来，学者们便发现了其优异的使用特性，但也造成了加工难的痛点。现有大量研究证明超声辅助加工能很好应对这一材料的加工，但加工过程依然伴随着不可避免的纵向裂纹生长形成亚表面损伤，对此本文研究超声激励对该硬脆材料亚表面损伤的影响规律，在优化加工参数和提高工件加工质量方面具有指导意义。

2.任务分解

1.按照本论文的主要目的、意义和任务要求，查阅和归纳整理有关超声辅助加工和碳化硅的文献，了解相关的超声加工原理、应用范围、优缺点以及碳化硅的特点、应用领域和局限性，并分析对比国内外研究现状及发展趋势。

2.理解材料本构和损伤的力学模型，选择正确的模型进行仿真。

3.使用有限元仿真软件，如Abaqus对超声加工过程进行仿真。了解参数的获取途径，仿真方法和理论计算方法，并通过与实验参数进行对比，实现正确仿真。

4.学会亚表面形貌的获取方法和步骤，并进行试验操作，获取材料亚表面形貌，并学会使用微观显微镜进行观测，获取所需数据。

5.撰写论文，答辩并修改。

二、已完成工作

  1.查阅和归纳整理有关脆硬材料加工方面的文献，了解了国内外超声辅助加工的研究现状及趋势，了解了超声辅助加工针对脆硬材料加工时的基本机理，完成了外文文献翻译及本文第一章的绪论撰写。

图1 文献翻译及绪论撰写

2.对于振动切削机理进行学习，了解了超声辅助加工系统的基本组成和能量传输，从材料加工去除的角度分析对应切削过程的加工特性理论，其中包括刀具的加工轨迹与变速度特性、变切削角特性、瞬态切削深度、切削力计算准则，并就此完成了本文第2章振动切削工艺特性的撰写。

图2 振动加工工艺特性

图3 第2章工艺特性部分论文撰写

  3.对于ABAQUS软件进行学习，熟悉了有限元仿真建立二维正交切削的基本流程和基于Python的随机颗粒建模，在探索反应烧结碳化硅有限元仿真切削的模型搭建过程中，学习关键的材料本构模型及其包含的屈服强度、损伤模型和状态方程的定义。

  4.对于关键的材料本构模型进行了长时间的学习探索，在选定JHB本构模型后，查阅文献中理解本构参数的含义以及常用的参数数值，对于加工条件有关的参数进行适应性调试，目前得到了较初始模型更合理的结果，但目前仍未实现满意的加工仿真。

三、下一步工作计划

1.进一步深入阅读文献，强化对于加工理论的理解能力；

2.用文献研究指导，调整材料本构参数，对有限元仿真算例进行优化，得到与实验结果相近的仿真结果；

3.在优化好的仿真模型中，先探究不同切深和切削速度对于加工表面的影响，提取刀具切削力作为对于刀具磨损的参考数值，按一定标准选择合适加工的切深和切削速度；

4.在上述条件下添加振动激励，对比前后加工的表面粗糙度、残余应力和切削力，并修改激励的振幅、频率参数，探究不同激励得到的加工结果变化趋势以及亚表面损伤（纵向裂纹扩展）的状态；

5.撰写毕业论文，准备结题。

问题一：你在对于现有的损伤参数进行的调整，是否在文献中有理论依据

回答：根据目前的学习了解，本构模型的屈服强度模拟应力应变关系的参数是材料自身的特性，损伤演化的参数在多个文献中都会根据加工方式进行修正，后续我会通过实验数据或者文献中记录的结果进行模型合理性验证。

问题二：你后续如何表征你所研究的亚表面损伤

回答：根据振动切削理论，加工时横向裂纹扩展实现材料去除，纵向裂纹扩展演化为亚表面损伤，文献内记录的现有的表征方式都是基于纵向裂纹的生长长度，我后续打算提取每次仿真结果的最大裂纹深度。

从选择本次毕设题目开始，一直在秦老师的帮助下以及学长的答疑解惑中，逐步加深对于该领域的理解，对于abaqus软件的使用也更加的熟练。随着进度的提升越发了解到自己的匮乏，这提醒我要时刻保持钻研的心态。通过目前的毕设工作量，我收获了许多，一方面在以前从未涉足的领域学到了新的专业知识与知识的应用，另一方面还提高了自己独立查找文献学习的科研潜力。尽管毕设是个人任务，但我也从其中深刻体会到了团队的作用，当进程卡壳时能得到老师和学长的一句点拨，或许就能使自己茅塞顿开，扫除阻碍。

一、继续学习，不断提升理论涵养：

在信息时代，学习是不断地汲取新信息，获得事业进步的动力。作为一名青年学子更应该把学习作为保持工作积极性的重要途径。结合自身实际，不断学习理论、业务知识和社会知识，用先进的理论武装头脑，用精良的业务知识提升能力，以广博的社会知识拓展视野。

二、努力实践，自觉进行角色转化：

在本科阶段接受了大量的理论学习，但等到真正需要运用理论参与毕设的时候又会显得捉襟见肘，一切的理论在大脑中都会显得微不足道的，只有真正内化其为自己的思想时才会激发知识的力量。只有将理论付诸于实践才能实现理论自身的价值，也只有将理论付诸于实践才能使理论得以检验。同样，一个人的价值也是通过实践活动来实现的，也只有通过实践才能锻炼人的品质，彰显人的意志。必须在实际的工作和生活中潜心体会，并自觉的进行这种角色的转换。

三、提高工作积极性和主动性：

本科毕设，是开端也是结束。展现在自己面前的是一片任自己驰骋的沃土，也分明感受到了沉甸甸的困难。在今后的工作和生活中，我将继续学习，深入实践，不断提升自我，努力创造业绩，继续创造更多的价值。