開題報告-金剛石圓鋸片結(jié)構(gòu)的有限元分析

大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué)生姓名學(xué)號學(xué)院、系專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計題目金剛石圓鋸片結(jié)構(gòu)的有限元分析指導(dǎo)教師畢業(yè)設(shè)計開題報告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述文獻綜述一本課題的研究背景隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，我國建筑業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)業(yè)素質(zhì)不斷提高，在國民經(jīng)濟中的支柱產(chǎn)業(yè)地位和作用日益凸顯。最新出版的中國統(tǒng)計年鑒2006年9月版數(shù)據(jù)顯示，2005年度，在全年國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP中，建筑業(yè)部分建筑業(yè)增加值為101338億元，比上年增長166，增幅高于我國的經(jīng)濟增長率99，占國內(nèi)生產(chǎn)總值1839561億元的55。這是我國建筑業(yè)年度完成的增加值首次突破1萬億元大關(guān)1。中國經(jīng)濟網(wǎng)北京2月28日訊國家統(tǒng)計局今日發(fā)布的2010年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，公報顯示，全年全社會建筑業(yè)增加值26451億元，比上年增長126。全國具有資質(zhì)等級的總承包和專業(yè)承包建筑業(yè)企業(yè)實現(xiàn)利潤3422億元，增長259，其中國有及國有控股企業(yè)990億元，增長3502?；炷磷鳛槌Ｓ玫慕ㄖ牧系靡詮V泛的應(yīng)用，而由此產(chǎn)生的混凝土的切割也形成了龐大的產(chǎn)業(yè)?；炷潦且环N特殊的復(fù)合材料，主要由粗骨料石、細(xì)骨料砂、水泥、鋼筋、瀝青等硬相和軟相材料組成，具有抗拉強度低等性能特點，存在不連續(xù)點甚至裂縫等結(jié)構(gòu)缺陷?；炷粮汕邢鬟^程存在以下主要問題31鋸切溫度高。干鋸切過程中，冷卻和容屑條件較差，導(dǎo)致金剛石節(jié)塊堵塞，鋸片溫度明顯升高，節(jié)塊中的金剛石顆粒易石墨化，產(chǎn)生非正常磨損和過早脫落鋸片的基體由于高溫易變形，鋸切摩擦力增大。2粉塵大。鋸切過程中產(chǎn)生的粉塵會堵塞金剛石節(jié)塊，降低鋸切效率及鋸片的使用壽命。3噪音大。一是鋸切時鋸片高速旋轉(zhuǎn)引起空氣的壓力脈動而產(chǎn)生齒尖噪聲二是鋸片與加工材料摩擦沖擊產(chǎn)生噪聲。鋸切噪聲是一種較嚴(yán)重的噪音污染，嚴(yán)重危害操作人員的身心健康。4加工對象成分復(fù)雜且隨機分布?；炷林泻胁煌再|(zhì)的材料，金剛石對各組分鋸切過程不同，加工機理復(fù)雜。由于鋸片在鋸切混凝土?xí)r，每個鋸齒受到的應(yīng)力都是隨時間而變化的交變應(yīng)力，因此鋸片基體的性能對混凝土加工質(zhì)量有著很大的影響。對于這些問題，為改善混凝土的鋸切性能及提高鋸片的使用壽命，合理設(shè)計金剛石鋸片基體結(jié)構(gòu)就顯得越來越重要。二本課題的研究目的和意義隨著金剛石圓鋸片的應(yīng)用越來越廣泛，鋸片的需求量也越來越大，人們對金剛石圓鋸片的結(jié)構(gòu)及切削性能要求也隨之不斷提高，從釬焊到激光焊，從低速到高速，從有冷卻液到干切削，到如今有針對性很強的混凝土、石材等材料的專用干切式金剛石圓鋸片。隨著對環(huán)保以及降低總體成本等因素的要求越來越高，使人們越來越重視通過合理設(shè)計金剛石鋸片基體結(jié)構(gòu)來降低加工成本、提高生產(chǎn)率、降低噪音污染。近些年來，國內(nèi)外專家對金剛石圓鋸片鋸切石材進行了廣泛而系統(tǒng)的研究，然而針對混凝土干切技術(shù)的研究甚少，對混凝土用干切式金剛石圓鋸片基體結(jié)構(gòu)研究也比較少。國內(nèi)外根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和一定的理論分析開發(fā)了一些新型基體結(jié)構(gòu)的鋸片，但為優(yōu)化基體及鋸齒結(jié)構(gòu)而提供的嚴(yán)密的理論依據(jù)和計算分析則相當(dāng)有限。因此，有必要加強對金剛石圓鋸片基體結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論進行深入、系統(tǒng)的研究，設(shè)計出符合實際工作要求的優(yōu)良基體結(jié)構(gòu)的金剛石圓鋸片。金剛石圓鋸片是切割混泥土的重要工具，也是消耗量最大的金剛石工具。但是在鋸切過程中，由于鋸片高速運轉(zhuǎn)，巖屑流會對鋸片側(cè)面產(chǎn)生摩擦磨損，或由于節(jié)塊的徑向磨耗與側(cè)向磨耗不匹配，當(dāng)節(jié)塊工作層將消耗完時，會使鋸片基體與巖屑的摩擦加大，造成“夾鋸”。隨著摩擦力和鋸切力的增大，鋸片基體的磨損和變形加大，從而影響鋸片的壽命和鋸切質(zhì)量。另外，在鋸切過程中，變形加劇了鋸片的振動，產(chǎn)生尖銳刺耳的鋸切噪音，影響人的健康。三有限元分析軟件ANSYS簡介ANSYS是目前國際上著名的有限元軟件之一,該軟件是集結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁場、聲場和禍合場分析于一體。ANSYS廣泛應(yīng)用于機械、航空航天、能源、交通運輸、土木建筑、水利、電子、地礦、生物醫(yī)學(xué)、教學(xué)研究等眾多領(lǐng)域12。結(jié)構(gòu)分析是ANSYS功能之一，其中包括1314靜力分析（用于分析結(jié)構(gòu)的靜態(tài)行為，可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及非線性特性）模態(tài)分析（計算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振型）；譜分析（是模態(tài)分析的擴展，用于計算由于隨機振動引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變）；協(xié)響應(yīng)分析確定線性結(jié)構(gòu)對隨時間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng)；瞬態(tài)動力學(xué)分析確定結(jié)構(gòu)對隨時間任意變化的載荷的響應(yīng)，可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性特性；特征屈曲分析用于計算線性屈曲荷載，并確定屈曲模態(tài)形狀；專項分析斷裂分析，復(fù)合材料分析，疲勞分析等。結(jié)構(gòu)靜力分析是計算結(jié)構(gòu)在固定不變的載荷作用下的響應(yīng)15。固定不變的載荷和響應(yīng)是一種假定即假定載荷和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)隨時間的變化非常緩慢或微小?？墒?，靜力分析可以計算那些固定不變的慣性載荷對結(jié)構(gòu)的影響如重力和離心力以及那些可以近似為等價靜力作用的隨時間變化載荷如通常在許多建筑規(guī)范中所定義的等價靜力風(fēng)載和地震載荷。靜力分析所施加的載荷包括161外部施加的作用力和壓力2穩(wěn)態(tài)的慣性力如重力和離心力3強迫位移4溫度載荷5能流結(jié)構(gòu)靜力分析既可以是線性的，也可以是非線性的。非線性靜力分析包括所有的非線性類型如大變形、塑性、蠕變、應(yīng)力剛化、接觸間隙單元和超彈性單元等。四、利用有限元分析節(jié)塊延伸金剛石圓鋸片為了提高金剛石圓鋸片基體的剛性和耐磨性，降低噪音以及減小振動，國內(nèi)外學(xué)者研究了許多特殊結(jié)構(gòu)的鋸片如節(jié)塊金剛石圓鋸片）45。但這些研究多以生產(chǎn)經(jīng)驗和非常有限的物理實驗為主，新型鋸片研制成本高周期長，理論分析較為粗略，不利于最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇。采用有限元分析手段研究金剛石鋸片的應(yīng)力、變形和模態(tài)等，是低成本高效率優(yōu)選鋸片結(jié)構(gòu)參數(shù)的有效途徑之一。部分優(yōu)選結(jié)構(gòu)經(jīng)生產(chǎn)試驗體現(xiàn)出優(yōu)良的切削特性，為金剛石鋸片的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論參考依據(jù)。本文將在分析普通圓鋸片使用過程中出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上，提出節(jié)塊延伸式金剛石圓鋸片結(jié)構(gòu)，并且對多種節(jié)塊延伸式金剛石圓鋸片及普通圓鋸片進行靜力學(xué)分析，通過比較其應(yīng)力、應(yīng)變圖，從而得出其結(jié)構(gòu)上最優(yōu)化的設(shè)計方案，以達到提高金剛石圓鋸片的使用壽命和加工質(zhì)量的目的。參考文獻1姜榮超金剛石在建筑行業(yè)的應(yīng)用前景金剛石與磨料磨具工程2002，05P42442國家統(tǒng)計局固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計司建筑業(yè)處2003年建筑業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營情況分析建筑經(jīng)濟2004，05P18203羅春信混凝土的切割方法電焊機，VOL28，1998，5P404DVAIDHYAESDIMAONDSSAWINGINGERMOVESHIHGWAYHAZDARIDR，1997，3P94955P0BERINRPAIDURNWAYREMOVALIDR，2001，LP20246DHAYESDIAMONDTOOLSAIDKOBERECONSTRUCTIONIDR,1997，LPL47HYDROSTRESSAGDAMWALLWIRESAWNWITHDIAMONDIDR,1996，LP20218區(qū)希，古力鋼筋混凝土機械切割技術(shù)在鎮(zhèn)安立交高架橋拆除工程中的應(yīng)用廣州建筑2000，L，P14189何艷艷，唐霞輝，朱國富，周毅混凝土專用激光焊鋸片的研制金剛石與磨料磨具工程，2002，03P353710房延利，魏聽等道路混凝土用圓鋸片的干鋸切技術(shù)機械工程師，2002，03P414311姜榮超激光焊接鋸片過渡層配方的選擇與研究珠寶科技，2003，151P101112李焰，王生福，鄭慶輝，楊澤英金剛石鋸片的研究與應(yīng)用探礦工程巖土鉆掘工程，1997，S1期P13313613胡映寧,王成勇等金剛石圓鋸片基體及鋸齒結(jié)構(gòu)的特性分析一工具技術(shù)2001，7P212514胡映寧，王成勇等金剛石圓鋸片基體及鋸齒結(jié)構(gòu)的特性分析二工具技術(shù)2001，8P101415周燦豐，張寶生，曹建樹等鋸切力仿真與鋸切參數(shù)選擇金剛石與磨料磨具工程，2002，5P454716李遠(yuǎn)，黃輝，朱火明，徐西鵬花崗石鋸切過程中的鋸切力特征金剛石與磨料磨具工程，2002，4P151917陳先由鋸切力引發(fā)的思考石材，1999，3P4718魏聽花崗石鋸切機理及可鋸切加工性研究華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文，1997畢業(yè)設(shè)計開題報告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）1本課題要解決的問題分析普通圓鋸片使用過程中出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上，提出節(jié)塊延伸式金剛石圓鋸片結(jié)構(gòu)，并且對多種節(jié)塊延伸式金剛石圓鋸片及普通圓鋸片進行靜力學(xué)分析，通過比較其應(yīng)力、應(yīng)變圖，從而得出其結(jié)構(gòu)上最優(yōu)化的設(shè)計方案，以達到提高金剛石圓鋸片的使用壽命和加工質(zhì)量的目的。2擬采用的研究手段針對普通圓鋸片在使用過程中出現(xiàn)的問題，對金剛石節(jié)塊設(shè)計了3種不同的延伸長度（14、18、22MM）、三種排列方式1）含有12個長延伸節(jié)塊，即每兩個長節(jié)塊間隔1個短節(jié)塊；2）含有8個長延伸節(jié)塊，即每兩個長節(jié)塊間隔2個短節(jié)塊；3）含有6個長延伸節(jié)塊，即每兩個長節(jié)塊間隔3個短節(jié)塊。共九種不同的節(jié)塊延伸結(jié)構(gòu)金剛石圓鋸片模型（其他結(jié)構(gòu)參數(shù)同普通鋸片），運用有限元分析軟件ANSYS對這些模型進行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，研究了延伸節(jié)塊不同長度、不同排列順序?qū)A鋸片的變形、應(yīng)力的影響，從而得出合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，為提高金剛石圓鋸片的剛度及使用壽命，降低噪音、減小振動提供理論依據(jù)。開始定分析內(nèi)型（結(jié)構(gòu)分析）定單元材料（實體單元）定單元常數(shù)（實體建模無需定義）建模網(wǎng)格劃分輸入約束條件輸入載荷分析計算輸出結(jié)果結(jié)論對模型使用SMARTSIZING進行網(wǎng)格自由劃分，程序自動控制單元大小，每個模型劃分約10萬個單元左右。鋸片在鋸切過程中只有繞軸向方向在轉(zhuǎn)動，在其它的自由度上均為固定，即沒有位移，而轉(zhuǎn)動由電機帶動，在理想情況下為勻速轉(zhuǎn)動，也可認(rèn)為是受約束，因此，內(nèi)孔整個圓環(huán)面積受到全約束。進而將載荷考慮為均布載荷。利用ANSYS進行應(yīng)力應(yīng)變分析，并與普通鋸片進行對比，從幾種節(jié)塊延伸鋸片中得出較佳的參數(shù)組合。畢業(yè)設(shè)計開題報告指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師年月日所在系審查意見系主任年月日附件參考文獻格式學(xué)術(shù)期刊作者論文題目期刊名稱，出版年份，卷期頁次如果作者的人數(shù)多于3人，則寫前三位作者的名字后面加“等”，作者之間以逗號隔開。例如1李峰，胡征，景蘇等納米粒子的控制生長和自組裝研究進展無機化學(xué)學(xué)報，2001,1733153242JYLI,XLCHEN,HLIFABRICATIONOFZINCOXIDENANORODSJOURNALOFCRYSTALGROWTH,2001,23357學(xué)術(shù)會議論文集作者論文題目文集編者姓名學(xué)術(shù)會議文集名稱，出版地出版者，出版年份頁次例如3司宗國，謝去病，王群重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的研究見趙維勤，高崇壽編第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會文集，北京中國高等科學(xué)技術(shù)中心，1996105圖書著者書名版本出版地出版者，出版年頁次如果該書是第一版則可以略去版次。例如4韓其智，孫洪洲群論北京北京大學(xué)出版社，1987101預(yù)印本作者論文題目預(yù)印本編號（出版年份）例如5XIAOFENGGUOANDJIANWEIQIUTHELEADINGPOWERCORRECTIONSTOTHESTRUCTUREFUNCTIONSHEPPH/9810548