论文开题：基于ANSYS软件的绳锯锯切过程中串珠绳振动的仿真研究

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：机电及其自动化学院　　　　　　　　　　　　专业班级：2008级机制1班　

课题名称 基于ANSYS软件的绳锯锯切过程中串珠绳振动的仿真研究

1、本课题的的研究目的和意义：
金刚石绳锯（机）是目前世界上最先进的石材开采设备。金刚石串珠绳锯技术进入石材和建筑行业，无论对石材的开采和加工，还是各种混凝土结构的切割，都是一个历史性的变革。至今，金刚石串珠已从最初的电镀技术，发展到了今天以烧结技术为主流的制造技术。相较于其它金刚石工具，由于串珠绳本身结合了金刚石超强的刚性和绳索的柔性，因此它不仅可用于切割直板，还可切割异形板材；不受物体表面形状限制，工作环境要求低，可进行大面积切割；使用金刚石绳锯可以提高资源利用率，减少对环境的污染。由于具备这些优势，其市场规模越来越大，应用范围越来越广。
由于绳锯加工的独特性，串珠绳的加工弧区长，是普通磨削和圆锯片锯切弧区的几百甚至几千倍。串珠在长弧区内持续作用，使得金刚石颗粒、
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波等对水下金刚石串珠绳锯机在维修海底油气管道时的串珠绳横向振动进行研究，通过实验还有建立串珠绳横向振动的动力学方程对振动特性进行分析，并提出可以通过改变串珠绳的速度达到减振。华侨大学刘佳用单传感器对金刚石串珠锯的切削中的振动信号进行定点测量，来研究金刚石绳锯锯切的振动特性。其研究结果为：在绳锯达到稳定锯切状态时的振动明显小于未加工时的振动，在串珠绳刚开始接触工件时冲击振动会有一个突然的增加，这属于未达稳定状态时的变化。绳锯退出工件后，振动又逐渐增大并恢复至锯切前的水平；弧区内一点的振动随线速度和进给速度变化情况。
伴随着半导体和光电产业的发展，使用线锯对硅片进行加工也应运而生。Songbin Wei等人为了实现线锯切割硅锭时减小锯缝损失，并且同时保证加工质量，因此对线锯加工时的振动现象进行了研究，得到以下结论：在线速度低于25m/s时，通过增加线锯张紧力是抑制振动最有效的因素。另外日本的Ishikawa教授研究了多条金刚石线锯的振动锯切，设计了用多条线锯来切割各种陶瓷切片和硬脆性材料时的机械振动试验，得到了以下基本结论：当线锯的固有频率大于受迫振动的频率时，线锯的运动是一条直线（没有大的波动）；振动锯切的加工效率是普通锯切的两倍；相位角度的变化对加工效率几乎没有影响；当线锯的幅值大于线锯的静挠度时，加工效率也会提高。
总的来说，国内外关于绳锯的论文不少，但研究绳锯振动的文献资料很少，而对它们仿真的资料更是没有。而同样为柔性切割工具的线锯因为结构简单，所以线锯振动的资料相对较多。山东大学孟剑锋等就由模态分析法导出了线锯切割运动方程的传递函数，并在此基础上，分析线锯速度和张紧力对振动的影响。沈阳理工大学李红、张莹等研究了施加超声振动的金刚石线锯加工，对比于普通锯切的优点。上海大学张伟和陈立群教授等对轴向运动弦线横向振动建立动力学模型并研究轴向运动弦线横向振动的控制问题。
尽管绳锯与线锯存在差别，但是线锯的试验和理论研究给绳锯的研究提供了很多的指导和借鉴。本课题就是从弦的振动仿真入手，逐步加上绳锯的结构参数，来探讨加工参数与振动的关系。

3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
本文主要以基于ANSYS软件的绳锯锯切过程中串珠绳振动的仿真为研究内容。旨在利用有限元分析软件ANSYS对金刚石串珠绳锯切过程中串珠绳的振动进行仿真，得到不同实验条件下串珠绳的振动频率和振幅。
4、拟解决的关键问题：
本文主要以基于ANSYS软件的绳锯锯切过程中串珠绳振动的仿真为研究内容。旨在利用有限元分析软件ANSYS对金刚石串珠绳锯切过程中串珠绳的振动进行仿真，得到不同实验条件下串珠绳的振动频率和振幅。要求在建立正确的绳锯切割振动模型的基础上，探索研究改变各加工参数对振动的影响。

5、研究思路、方法和步骤：
本文主要是利用有限元分析软件ANSYS对金刚石串珠绳锯切过程中串珠绳的振动进行仿真，得到不同实验条件下串珠绳的振动频率和振幅。首先熟悉和了解ANSYS软件中静态分析模块、模态分析模块和瞬态分析模块的应用，以钢丝绳_振动为例，通过对比连续系统振动的理论推导结果，验证该实验手段的可行性，然后通过了解绳锯加工过程，分析绳锯加工时的受力情况，熟悉串珠绳本身的结构和参数，逐步添加实际加工中绳锯实际结构参数，以及所受载荷，如运动速度、受工件作用力等等，得到固有频率及振型，不断与实验结果进行对比，直至确定正确的串珠绳振动模型，最后通过不断改变改变参数，对比分析各参数对振型及固有频率的影响。

6、本课题的进度安排：
1) 查看文献及翻译（1-2周）
2) 熟悉绳 ……（未完，全文共3860字，当前仅显示1950字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：基于ANSYS软件的绳锯锯切过程中串珠绳振动的仿真研究》）