论文开题：单颗金刚石切削岩石的数值模拟

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　　　　 机电学院　　　　　　　　　专业班级：　　　机械电子2班

课题名称 单颗金刚石切削岩石的数值模拟

1、本课题的的研究目的和意义：
目的：以岩石为被加工对象，借助计算机技术进行仿真研究岩石的微切削过程。
通过金刚石切削岩石的模拟仿真，揭示了金刚石颗粒切削岩石的规律。


意义：微细加工中的困难主要是微观级别现象，因此，进行实验研究较为棘手，并且实验完成后难以进行在线观测和测量实验结果。切削过程本身是非常复杂的，涉及弹性/塑性变形和高应变率，并且这一过程还伴随着材料特性的变化。此外，在微切削的模型研究方面还很难建立解析模型进行求解。提高了钻进效率而且节省了钻探成本。因此，对金刚石钻头钻进的有限元模拟研究是一项非常重要的任务，既有理论指导意义又有实际工
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磨粒与烧结基体或电镀镀层的微观界面分析等亟待人们进一步深入探讨和研究。


3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：

理论研究分析单颗粒金刚石在切削岩石的运动规律，简化金刚石颗粒的切削岩石的模型，假设金刚石在胎体中是理想的均匀分布，取一颗金刚石作为研究对象；然后从有限元方面入手，利用有限元软件ANSYS建立单颗粒金刚石切削岩石的三维模型，金刚石颗粒和胎体采用弹性体材料模型；岩石采用混凝土材料的模型。
应用ANSYS/LS-DYNA模拟出单颗粒金刚石切削岩石的过程，得出不同出露高度、不同的切入深度、不同切削速度的金刚石颗粒在切削岩石过程中的受力状况。通过金刚石切削岩石的模拟仿真，揭示了金刚石颗粒岩石的规律。

成果形式：毕业设计论文一篇

4、拟解决的关键问题：

1.微细切削模型的建立
2.出露高度、切入深度、切削速度对金刚石切削岩石的影响的分析


5、研究思路、方法和步骤：

理论研究分析出钻头中单颗粒金刚石在钻进中的运动规律,简化了金刚石颗粒的切削岩石的模型,假设金刚石在胎体中是理想的均匀分布,取钻头底唇面上的一颗金刚石作为研究对象;然后从有限元方面入手,利用有限元软件ANSYS建立单颗粒金刚石钻进岩石的三维模型,金刚石颗粒和胎体采用弹性体材料模型;岩石采用混凝土材料的模型。应用ANSYS/LS-DYNA最终模拟出了单颗粒金刚石切削岩石的过程,得出不同出露高度、不同的切入深度、不同切削速度的金刚石颗粒在切削岩石过程中的受力状况。







6、本课题的进度安排：

3013.3.4-2013.3.17 熟悉资料和仿真软件
2013.3.18-2013.4.7 微细切削模型的建立
2013.4.8-2013.4.21 切削状况分析
2013.4.22-2013.5.5 出露高度对金刚石切削岩石的影响
2013.5.6-2013.5.12 切入深度对金刚石切削岩石的影响
2013.5.13-2013.5.19 切削速度对金刚石切削岩石的影响
2013.5.20- 2013.6.9 论文整理，英文资料的翻译
2013.6.10 准备答辩
7、参考文献：
[1] 李裕春，时党勇，赵远. ANSYS 11.0/LS-DYNA基础理论与工程实践. 北京：中国水利水电出版社，2008.
[2] 白金泽. LS-DYN3D理论基础与实例分析. 北京：科学出版社，2005.
[3] 时党勇. 基于ANSYS/LS-DYNA进行显式动力学分析. 北京：清华大学出版社，2005.
[4] 尚晓江等. ANSYS/LS-DYNA动力分析方法与工程实例. 北京：中国水利水电出版社，2005.
[5] 郝好山等. ANSYS 12.0/LS-DYNA非线性有限元分析从入门到精通. 北京：机械工业出版社，2010.
[6]屠厚泽，高森，岩石破碎学，地质出版社 ……（未完，全文共3217字，当前仅显示1625字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：单颗金刚石切削岩石的数值模拟》）