高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究开题报告
钎焊有限元模拟
钎焊有限元模拟引言钎焊是一种常见的焊接方法，通过使用钎焊剂和加热来连接金属件。
在实际应用中，钎焊接头的质量和强度是非常关键的，因此需要进行有限元模拟来评估和优化钎焊接头的性能。
本文将对钎焊有限元模拟的原理、方法以及应用进行探讨。
有限元方法概述有限元方法是一种常用的数值计算方法，通过将复杂结构分割为有限数量的离散单元，再在每个单元内进行力学计算来得到整个结构的应力、应变分布。
有限元方法在工程领域得到了广泛应用，可以用来分析和优化各种结构的性能。
钎焊有限元模拟的步骤钎焊有限元模拟的基本步骤如下：1. 几何建模钎焊模型的几何建模是模拟的第一步，需要将焊接部位的几何形状、尺寸等信息输入到有限元软件中，通常使用CAD软件进行建模。
2. 网格划分在有限元分析中，结构被划分为许多小单元，称为网格。
网格划分要根据焊接件的实际情况进行，通常包括焊接部位和周围区域。
3. 材料属性定义钎焊有限元模拟需要定义材料的力学性质，如弹性模量、泊松比、热膨胀系数等。
这些参数是有限元计算的基础。
4. 边界条件设定为了使模拟结果更加准确，需要设置适当的边界条件。
边界条件包括约束和载荷条件，用来模拟真实工况下的应力和变形情况。
5. 温度场模拟钎焊过程中，材料会发生温度变化。
在有限元模拟中，需要考虑温度场的影响，通常采用热-结构耦合分析方法。
6. 钎焊接头模拟钎焊接头模拟是整个有限元模拟的核心步骤，需要考虑焊缝的形状、尺寸以及焊接过程中的热力耦合效应。
通过有限元计算，可以得到焊接接头的应力、应变以及温度分布。
7. 结果分析和优化钎焊有限元模拟的最后一步是对模拟结果进行分析和优化。
可以通过分析得到的应力和变形分布，评估焊接接头的结构强度和稳定性，并根据需要对焊接工艺进行优化。
钎焊有限元模拟的应用钎焊有限元模拟在实际工程中有广泛应用，主要包括以下几个方面：1. 接头设计通过钎焊有限元模拟，可以评估不同设计方案的接头性能，从而选择最佳设计方案。
高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究任务书
毕业设计（论文）任务书
题目
(包括副标题)
高频钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究
教师姓名
职称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学院
机械工程学院
学生姓名
学号
班级
成果形式
A论文B设计说明书C实物D软件E作品
■□□□□
任务下达时间
1．毕业设计（论文）课题任务的内容和要求：
（包括原始数据、技术要求、工作要求以及图纸、程序、实物等要求）
(2)完成不同工艺参数条件下高频感应钎焊过程的有限元模拟分析与试验，并对结果进行比较分析。
3. ABAQUS软件典型的有限元分析过程
ABAQUS程序是一个功能强大的灵活的设计分析及优化、融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元商用分析软件，包括从简单线性静态分析到复杂非线性动态分析。
典型的ABAQUS分析过程可分为以下三个步骤：
要求：从热力学关系和热传导方程出发，利用ABAQUS软件对CBN磨粒高频感应钎焊过程温度场进行模拟仿真，主要是根据热传导方程和能量守恒等方程，运用高精度的隐格式差分方程，模拟高频感应加热升、降温过程中的温度场分布规律。探索CBN磨粒高频感应钎焊机理与温度场关系，为高频感应钎焊实验工艺参数选择提供理论依据。
(1)创建有限元模型；
(2)施加载荷进行求解;
(3)查看分析结果。
2．毕业设计（论文）工作进度计划：
周次
工作内容
早进入阶段
第一周～第三周
第四周～第六周
第七周～第十一周
第十二周
根据设计要求，收集相关资料，制定分析方案;
完成相关方程计算及分析;
软件建模，分析求解;
编写论文；
答辩；
连续测温传感器温度场数值模拟及分析的开题报告
连续测温传感器温度场数值模拟及分析的开题报告1. 研究背景和意义连续测温传感器广泛应用于工业生产和科学研究中。
通过对温度场的实时测量，可以及时监测到工业过程或实验中的温度变化，有效保障生产和实验的安全、可靠和稳定。
然而，对于温度场的实时测量，需要传感器在短时间内对多个测点进行连续测量，因此传感器的测温及精度的可靠性和准确性是实时测量的关键技术。
数值模拟技术可以为传感器的设计和优化提供重要参考和支持。
通过计算流体力学方法，可以模拟不同流速、温度及传感器的设计参数等不同条件下的温度场分布，研究分析传感器在复杂环境中的测温与精度情况。
因此，开展连续测温传感器温度场数值模拟及分析具有重要的理论和实际意义。
2. 研究内容与方法本研究旨在通过计算流体力学方法，对连续测温传感器在不同温度场条件下进行数值模拟并分析其测温精度。
研究内容包括：（1）传感器设计参数的优化。
针对连续测温传感器自身特性，设计合理的传感器结构和参数，以保证其在实际应用中的测温精度和可靠性。
（2）温度场数值模拟。
通过计算流体力学方法，模拟不同流速、温度场条件下的传感器测量情况，研究分析传感器测量精度及其受到外界环境影响的规律。
（3）模拟结果分析。
对温度场模拟结果进行分析，进一步优化传感器的结构和参数，以提高其测温性能。
本研究的主要方法包括：（1）数值模拟方法。
通过ANSYS Fluent等数值模拟软件对流场及温度场进行数值模拟，并对模拟结果进行分析、处理、解释。
（2）优化设计。
针对传感器自身特点和实际应用需求，通过有限元法和数值优化方法对传感器的结构和参数进行优化设计。
（3）实验验证。
通过实际的冷热流场实验，验证数值模拟结果的正确性和可靠性。
3. 预期成果和意义本研究旨在通过计算流体力学方法对连续测温传感器进行温度场数值模拟及分析，从而进一步研究分析其测温精度及优化设计。
预期成果包括：（1）设计优化的连续测温传感器；（2）不同环境下传感器温度场的数值模拟结果及分析；（3）优化设计方案的实验验证。
PDC刀具高频感应钎焊温度计算与试验
PDC刀具高频感应钎焊温度计算与试验ZHU Yuanqi;DONG Hai;XU Peng;LI Qinan【摘要】基于磁-热双向耦合理论,采用COMSOL Multi-physics建立三维非线性聚晶金刚石复合片(PDC)刀具高频感应钎焊温度场模型,计算高频感应钎焊时PDC 钎焊处的温度场分布情况,设计所建模型的高频感应钎焊试验进行验证,分析钎焊处的温度变化规律.计算结果表明:在钎焊处温度达700℃之前,其升温变化规律近似线性,加热升温12 s左右即可达到钎焊有效温度;在钎焊有效温度区间内,试验中测得的钎焊处实际温度值与计算值的误差小于5％,可以此模型为基础确定钎焊参数.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】6页(P69-74)【关键词】磁-热耦合;高频感应钎焊;温度场【作者】ZHU Yuanqi;DONG Hai;XU Peng;LI Qinan【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】TQ164聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，PDC)刀具常采用高频感应钎焊法制作，其中钎焊温度会显著影响焊接后焊缝的厚度与均匀性，进而影响焊缝的剪切强度，因此实现对钎焊温度的精确控制十分重要。
对钎焊温度进行数值计算及分析是一种研究高频感应钎焊温度变化规律的有效方法。
高频感应钎焊的升温过程涉及磁场-热场双向耦合，该过程具有较强的非线性[1]。
为了提高计算效率，减轻大量非线性计算带来的影响，多数研究者将研究对象简化为二维模型。
LU等[2-3]分别研究了钛合金与不锈钢材料的圆棒型试件在不同工艺参数下高频感应加热的二维温度场数值计算模型。
张美琴等[4]运用磁-热耦合的方法研究了简化后的二维金刚石砂轮高频感应钎焊温度场模型，分析砂轮基体在高频感应钎焊过程中的温度分布。
顾礼铎等[5]通过直接施加热流率至钎焊表面的方法建立三维硬质合金刀具高频感应钎焊温度场模型，但忽略了高频感应钎焊过程中磁-热耦合的非线性过程。
铝-钢螺柱高频感应钎焊工艺研究的开题报告
铝-钢螺柱高频感应钎焊工艺研究的开题报告
一、研究背景和意义
在工业生产过程中，螺柱作为拼装件，在机械设备物体的各个部位占有重要位置。
传统的螺柱焊接方式为电弧焊，但是这种方式的局限性比较大，需要高度熟练的操作技能，并且容易出现螺柱变形、透气性不良等缺陷。
因此，铝-钢螺柱高频感应钎焊是一种比较有效的新型连接方式，它可以有效地提高螺柱的连接质量，强度和稳定性，并且具有操作简单、焊缝外观美观等优点。
二、研究内容和方法
1.研究内容：
（1）铝合金和钢材的物理和化学性质研究。
（2）铝-钢螺柱高频感应钎焊工艺参数的确定。
（3）焊接接头的焊后性能测试与评价。
2.研究方法：
（1）参考文献法：对铝合金和钢材的相关物理和化学性质进行深入的文献调研和分析。
（2）试验法：针对铝-钢螺柱高频感应钎焊的工艺参数进行试验研究，并通过焊接接头的焊后性能测试和评价来分析此种新型连接方式的优缺点。
三、预期结果和意义
1.预期结果：通过本次铝-钢螺柱高频感应钎焊工艺研究，我们能够得出合适的工艺参数，生产出更高质量的螺柱，并且掌握一种新型的螺柱焊接方式，这对于提高我国机械制造业的生产水平和产品质量，具有积极的意义。
2.意义：随着工业自动化程度的不断提高，高效、高质量的连接方式将会得到不断的追求。
铝-钢螺柱高频感应钎焊因其优良的性能表现，切合市场需求，具有广阔的应用前景。
本次工艺研究也将为后续的研究提供参考和指导，进一步推动我国焊接技术实现跨越式的发展。
感应透热温度场仿真技术的研究的开题报告
感应透热温度场仿真技术的研究的开题报告一、选题背景感应加热技术已经被广泛应用于工业生产中。
在感应加热过程中，通过通过一组线圈中的交变磁场激励作用在工件上的涡流，产生的电流在阻抗的阻挡下，从而使工件产生热量，从而实现加热的目的。
同时，感应透热技术也是常用的材料加工工艺之一，例如激光加工、电火花加工、冷却切削等。
在感应加热或感应透热过程中，温度分布的规律对生产工艺的优化和工件性能的保证都至关重要。
传统的实验方法需要不断地进行实际加工和测试，而且受到实验条件和测试精度等因素的限制，导致对温度分布规律的认识缺乏深入。
因此，通过数值仿真来分析温度场分布规律成为了目前的研究热点。
本课题拟采用有限元方法，通过建立感应透热模型，分析感应透热过程中的温度分布规律，为相关领域的工艺改善提供理论支持。
二、研究目的本课题旨在探究感应透热温度场分布规律，明确感应透热的加热机理及影响因素，并以此来优化感应透热加热参数设计，提高材料加工质量和效率。
三、研究内容1. 建立感应透热数值模型，包括感应线圈和工件的几何尺寸、各材料的物性参数等。
2. 对感应透热温度场有限元分析，计算感应透热过程中的涡流场和温度场，分析感应加热的机理及其影响因素。
3. 建立感应透热加热参数优化模型，通过对模拟数据的分析，挖掘加热参数与温度分布的关系，从而优化加热参数设计，提高加工质量和效率。
4. 实验验证模型的正确性，并分析模型与实验结果的差异性。
四、研究方法1. 基于有限元法，采用ANSYS等有限元分析软件，建立模型并进行数值模拟分析。
2. 采用MATLAB等数据分析软件，对模拟和实验数据进行处理和分析。
3. 通过实验验证模型的正确性，并分析模型与实验结果的差异性。
五、预期成果1. 建立感应透热数值模型，分析感应透热过程中的涡流场和温度场分布规律。
2. 建立感应透热加热参数优化模型，提高材料加工质量和效率。
3. 实验验证模型的正确性，并分析模型与实验结果的差异性。
高速砂轮切割试验机的研制及磨切区温度场仿真的开题报告
高速砂轮切割试验机的研制及磨切区温度场仿真的开题报告一、选题背景及意义高速砂轮切割试验机是一种用于模拟工业生产中高速砂轮切割过程的实验设备，可以对不同材料的切割性能进行测试及分析。
砂轮切割工艺在现代工业生产中应用广泛，高速切割技术的发展推动了工业生产的进步。
因此，对于开发新型高效砂轮和优化切割工艺具有重要的现实意义。
同时，砂轮切割过程中温度的升高会对工件和砂轮的质量产生一定的影响，因此磨切区温度场的研究也具有重要的理论价值。
二、研究目标及内容本课题的研究目标是开发一种高速砂轮切割试验机，并利用数值模拟方法对其切割过程中的磨切区温度场进行仿真分析。
主要研究内容包括：1.设计开发高速砂轮切割试验机的主要结构，包括砂轮和工件的位置定位、砂轮的转速和进给速度控制、以及切割力和切割温度的测量系统等。
2.确定试验参数及材料样品，对不同材料、不同切割速度和切割深度进行实验测试，并记录切割力和切割温度数据。
3.建立高速砂轮切割试验机的热传导数值模型，利用有限元方法对切割过程中磨切区的温度场进行仿真分析。
4.分析仿真结果，探究不同试验参数对磨切区温度场的影响规律，并提出相应的优化方案，以提高切割效率和质量。
三、研究方法本研究采用实验测试和数值模拟相结合的方法，通过设计开发高速砂轮切割试验机，对不同材料的切割性能进行测试和分析，并建立热传导数值模型进行仿真分析。
具体实验步骤如下：1.确定试验参数，包括砂轮转速、进给速度、切割深度等。
2.制备不同材料的样品，进行切割性能测试，记录切割力和切割温度数据。
3.利用数值模拟软件建立高速砂轮切割试验机的热传导数值模型，模拟切割过程中磨切区的温度场变化。
4.分析仿真结果，探究不同试验参数对磨切区温度场的影响规律，并提出相应的优化方案。
四、预期成果及意义本研究的预期成果包括：1.成功研发高速砂轮切割试验机，能够对不同材料的切割性能进行测试和分析。
2.建立高速砂轮切割试验机的热传导数值模型，对切割过程中磨切区的温度场进行仿真分析。
CBN超硬磨具材料用低熔点陶瓷结合剂的研究的开题报告
CBN超硬磨具材料用低熔点陶瓷结合剂的研究的开题报告一、研究背景和意义CBN砂轮是一种高效、高精度、高品质的磨削工具，用于精细磨削各种金属和非金属材料。
目前，CBN砂轮已被广泛应用于航空、机床、汽车、船舶等领域的高速精密加工中，其加工效率和成品质量均优于传统砂轮。
CBN砂轮的制备关键在于选择合适的结合剂，结合剂的选择将直接影响到砂轮的磨削性能和寿命。
传统的CBN砂轮结合剂主要采用金属粉末、陶瓷粉末和树脂等，这些材料的结合剂具有高的熔点和高的热稳定性，但在加工过程中会产生大量的热，容易导致CBN磨屑粘附在砂轮上，降低砂轮的磨削性能。
为了克服以上问题，采用低熔点陶瓷作为CBN砂轮的结合剂材料是一种更优化的选择，低熔点陶瓷结合剂的熔点较低，使砂轮能够容易地排出磨屑，提高CBN砂轮的磨削效率和寿命，因此对CBN材料低熔点陶瓷结合剂材料的研究具有重要的理论和实用价值。
二、研究内容和研究方法本研究旨在制备低熔点陶瓷结合剂，并研究其在CBN砂轮中的应用效果。
研究主要包括以下两个方面：1、制备低熔点陶瓷结合剂材料：选用氮化硼、碳化硅等材料作为陶瓷颗粒，通过添加适量的氧化铝、钛等助熔剂，在高温下进行烧结处理，制备出低熔点陶瓷结合剂材料。
2、应用于CBN砂轮中并测试其性能：将低熔点陶瓷结合剂材料和CBN磨料粉末按照一定比例混合制备CBN砂轮，进行磨削性能测试，并与传统砂轮进行对比，分析结合剂材料对CBN砂轮性能的影响。
三、研究进展和预期结果目前，低熔点陶瓷结合剂材料的制备已经进展到实验室烧结工艺的探索阶段，初步获得了可行的方法。
下一步将考虑在制备过程中加入不同比例的助熔剂进行测试，优化工艺流程并制备出优良的低熔点陶瓷结合剂材料。
预期最终实现的结果是制备出性能优异的低熔点陶瓷结合剂材料，并应用于CBN砂轮中。
与传统砂轮相比，新型砂轮具有更高的磨削效率和更长的使用寿命，具有广阔的应用前景和经济效益。
钢高频感应钎焊工艺研究的开题报告
铝/钢高频感应钎焊工艺研究的开题报告
一、选题背景
高频感应钎焊技术是一种具有高效、热效率高、污染小、工艺灵活性好等优点的钎焊方法，在制造业中应用广泛。
然而，在钎焊不同金属材料时，钎接质量和焊接效
率都存在不同的影响因素和困难之处。
而铝材和钢材是目前广泛应用的两类材料，对
于铝/钢的高频感应钎焊技术的研究具有很高的应用价值和研究意义。
二、选题目的
本文旨在通过对铝/钢高频感应钎焊工艺的研究，探究其钎焊质量和焊接效率的
影响因素，开展针对性的工艺优化，以在钎接铝/钢材料时，实现高效、高质量的钎焊。
三、选题内容
（1）钎焊材料的性质及其影响因素分析。
对铝/钢钎焊接头的材料进行研究和
分析，探讨其热物理性质、化学性质对钎焊质量的影响。
（2）传热模型的建立。
通过建立钎接材料的传热模型，模拟铝/钢高频感应钎焊过程，并根据模型研究高频感应钎焊的热效率。
（3）钎焊工艺参数的优化设计。
在模拟模型的基础上，通过实验探究不同的高频感应钎焊参数对焊接质量和效率的影响，进而针对性的提出最优工艺参数。
（4）钎焊接头组织性能分析。
通过实验对钎接接头的组织结构、硬度等性能进行分析，验证最优高频感应钎焊工艺参数的钎焊质量。
四、预期成果
本次研究预计通过分析铝/钢高频感应钎焊工艺，得出最优钎焊工艺参数的组合，并探索铝/钢钎焊接头的物理、化学和微观组织特征的变化，以及钎接接头的静态和动态力学性能的变化规律，进而得到优化的高频感应钎焊工艺，并提供铝/钢高频感应钎焊的一些基本规律和实用经验。
感应凝壳熔炼过程温度场及流场耦合数值模拟的开题报告
感应凝壳熔炼过程温度场及流场耦合数值模拟的开题报告一、选题背景感应凝壳熔炼（ISL）技术是一种新型的先进制造技术，它是将粉末状的原料置于感应线圈中，通过感应磁场产生的涡流将粉末状原料加热至熔化并在气氛中凝固成形的一种快速成形技术。
ISL技术具有高度的自动化、高效率、低成本、低污染等优点，具有广泛的应用前景。
ISL过程是一个非常复杂的多物理场耦合问题，它包括电磁场、温度场和流场三者的相互作用，这些相互作用的效应会对ISL过程的质量、效率和成本产生重要影响。
因此，开展ISL过程温度场及流场耦合数值模拟研究对于深入理解ISL过程的机理和优化ISL工艺具有重要意义。
二、研究内容本研究将针对ISL过程温度场及流场耦合问题，利用数值模拟方法研究感应凝壳熔炼过程的温度场和流场特征。
具体研究内容包括：1. 建立感应凝壳熔炼过程的多物理场耦合模型，包括电磁场、温度场和流场三个方面。
2. 对模型进行数值求解，研究ISL过程中的温度场和流场特征。
3. 分析模拟结果，探究ISL工艺参数对温度场和流场特征的影响，提出优化建议。
三、研究意义本研究将利用数值模拟方法深入研究ISL过程中的温度场和流场特征，为ISL技术的发展提供科学依据。
具体意义包括：1. 提高ISL过程的智能化水平，实现过程掌控和优化。
2. 展示ISL过程中的复杂多物理场耦合机理，并为优化工艺提供理论支撑。
3. 加深对ISL技术的理解和认识，为技术的推广和应用提供有益支持。
四、研究方法本研究将利用有限元数值模拟方法研究ISL过程的温度场和流场特征。
1. 建立三维有限元模型：根据ISL工艺的具体特点，建立感应凝壳熔炼过程的多物理场耦合模型，包括电磁场、温度场和流场三个方面的模型。
2. 数值模拟：利用有限元数值模拟软件，对模型进行数值求解，分析模拟结果。
3. 结果分析：分析数值模拟结果，探究ISL工艺参数对温度场和流场特征的影响，并提出技术优化建议。
五、预期成果1. 感应凝壳熔炼过程的多物理场耦合数值模拟模型建立。
高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究—毕业论文
目
录
1 绪论 .............................................................................................................................. 1 1.1 高频感应钎焊超硬磨料工具的研究概况 ........................................................ 1 1.2 感应加热温度场分析的研究现状 .................................................................... 1 1.3 单层钎焊 CBN 砂轮的研究现状 ........................................................................ 3 2 高频感应模型的建立理论 .......................................................................................... 6 2.1 模型一般简化处理方法 .................................................................................... 6 2.1.1 模型二维简化处理 ................................................................................. 6 2.1.2 热源简化处理 ......................................................................................... 6 2.1.3 三维计算探索 ......................................................................................... 7 2.2 高频感应原理和特点 ........................................................................................ 7 2.2.1 高频感应原理 ......................................................................................... 7 2.2.2 高频感应加热中的特点 ......................................................................... 8 2.2.3 感应加热的频率 ..................................................................................... 8 2. 3 温度场有限元数学模型 .................................................................................. 9 2.3.1 感应加热温度场数学模型 ..................................................................... 9 2.3.2 ABAQUS 软件中的热分析 ....................................................................... 9 2.4 数据分析与采集 .............................................................................................. 10 2. 5 本章小结 ........................................................................................................ 10 3 钎料层、基体软件分析具体过程及结论 ................................................................ 11 3.1 钎料层软件分析具体过程 ............................................................................. 11 3.2 基体层软件分析具体过程 ............................................................................. 19 3.3 结论及展望 ...................................................................................................... 28 参考文献 ........................................................................................................................ 29 致谢 ................................................................................................................................ 31 附录 ................................................................................................................................ 32
焊接材料成型加工过程数值模拟与仿真分析方法研究
焊接材料成型加工过程数值模拟与仿真分析方法研究焊接材料成型加工过程数值模拟与仿真分析方法研究1.引言焊接是一种常用的金属连接方法，在工业生产中应用广泛。
焊接材料的成型加工过程决定了焊接接头的质量和性能。
为了提高焊接接头的质量和效率，需要进行数值模拟和仿真分析，以预测焊接过程中的温度场、应力场、相变和变形等物理现象，并优化焊接参数和工艺。
本文将重点介绍焊接材料成型加工过程数值模拟与仿真分析的研究方法及其应用。
2.数值模拟方法2.1 有限元方法有限元方法是一种常用的数值模拟方法，它将连续的物理领域离散化为有限数量的小单元，通过求解这些小单元上的方程组，得到整个物理领域的解。
在焊接材料成型加工过程中，可以将焊接区域划分为多个小单元，根据材料的热传导、应力-应变关系和相变规律，建立有限元模型，并求解温度场、应力场和相变变化等。
有限元方法可以对焊接过程中的多个物理现象进行耦合分析，提供详细的信息，对焊接过程进行准确的数值模拟。
2.2 计算流体力学方法计算流体力学方法是一种求解流体动力学方程的数值方法，可以用于模拟焊接过程中的流动和换热现象。
在焊接过程中，熔化金属的流动对焊接接头的形成和质量有重要影响。
计算流体力学方法可以建立焊接过程中的流动模型，模拟熔融金属的流动和焊接池的形成过程，从而预测焊接接头的形态和性能。
计算流体力学方法在焊接过程中的应用主要包括熔化金属的流动和焊接池的形成、焊接接头的形态和质量预测等方面。
2.3 相场模型相场模型是一种描述各相界面和相变过程的数学模型，适用于焊接材料成型过程中的相变和相界面追踪。
相场模型通过引入一个连续的相场函数，描述了相变系统中每种物质的存在程度，并与守恒方程和变分原理相结合，建立了相变系统的方程组。
在焊接材料成型加工过程中，相场模型可以用于预测焊接材料的熔化、凝固和晶体生长等相变过程，研究焊接接头的形态和组织演变。
3.仿真分析方法3.1 温度场分析温度场是焊接过程中的重要参数，直接影响焊接接头的组织和性能。
钎焊金刚石砂轮磨削人造石的实验研究(开题报告)
大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：机电及自动化学院专业班级：机械工程及自动化2008级机械工程及自动化2班课题名称钎焊金刚石砂轮磨削人造石的实验研究一、本课题的的研究目的和意义：微晶玻璃又叫做玻璃陶瓷，建筑用的微晶玻璃往往也被叫做微晶石或者尖晶石，微晶玻璃是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量晶体相及玻璃相的多晶固体材料。
微晶玻璃有结晶相和玻璃相组成，其结晶相是多晶结构，晶粒细小，比一般固体材料的晶粒粒度要小的多，分布是空间取向。
在晶体之间分布着残余的玻璃相，这种玻璃相是很稳定的，一般条件下不再析晶，是它把数量巨大、晶粒微细的结晶结构合起来。
当玻璃相比例大时，玻璃相是一个连续的基体，其间镶嵌着晶体，结晶彼此之间孤立着，但却是均匀地分布在基体之中。
当玻璃相减少时，玻璃相分散在晶体形成的网架之间，结晶体象许多个结点呈连续的网络状。
当玻璃相更低时，玻璃相存在于晶体与晶体的缝隙之间，是晶粒与晶粒之间的薄膜式的填充物或网络物。
微晶玻璃的种类很多，分类方法也各有不同。
可以按照晶化原理分类、基础玻璃组分、原料、外观、性能等依据进行分类。
因为组成在很大程度上决定结构与性能，所以通常按照化学组成微晶玻璃可主要分为四类：硅酸盐微晶玻璃，铝硅酸盐微晶玻璃，氟硅酸盐微晶玻璃，磷酸盐微晶玻璃。
微晶玻璃的综合性能主要决定三大因素：原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、剩余玻璃相的性质和数量。
主要集中在使用金属结合剂的金刚石砂轮进行elid磨削，调整磨料颗粒的粒径，工件进给速度，主轴转速，切深的数值大小，从而得到塑性磨削的表面。
哈尔滨工业大学的陈明君，张飞虎，董申等用elid法磨削的研究表明，金刚石砂轮的磨粒平均粒径是影响磨削表面粗糙度的一个很重要的因素，采用他们所做的实验中设备和工艺参数，采用平均磨粒尺寸小于20微米的金刚石砂轮进行磨削，可使微晶玻璃在塑性模式下进行磨削加工，从而消除表面的裂纹缺陷[2].北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的刘春红，李成贵，张庆荣，贾世奎，通过对微晶玻璃、陶瓷、金属3试件进行超精密加工，使试件表面粗糙度值达到纳米级，采用非破坏性的x射线衍射方法对不同试件的残余应力进行了测试研究。
单层CBN砂轮感应钎焊温度的优选方法研究
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高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究—中期报告
3）查阅相关资料取得高频钎焊CBN砂轮温度场的数据并进行计算；
4）对课题初步建立模型。
下一步主要工作：
1）整理相关计算并校验数据；
2）完成系统模拟仿真；
3）整理相关研究结论；
4）完成毕业论文，准备答辩。
学生签字：
年月日
指导教师的建议与要求：
指导教师签字：
天津职业技术师范大学
毕业设计（论文）中期报告
学院
机
教师
课题名称：高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究
简述开题以来所做的具体工作、取得的进展及下一步主要工作：
所做的具体工作：
1）通过网络、图书查阅和高频感应钎焊、有限元仿真有关的资料和文献，并进行相关的阅读和做笔记；
年月日
注：本表格同毕业设计（论文）一同装订成册，由所在学院归档保存。
2）根据指导教师要求，翻译与温度场有限元仿真相关英文文献；
3）及时和老师沟通毕业设计的进展情况。听从老师的指导；
4）参考相关资料，认真学习并初步掌握ABAQUS软件的基本操作和特点，针对课题温度场的研究方向进行有针对的训练；
5）查阅相关资料了解相关研究信息，取得相关数据进行分析并计算。
取得的进展:
1)翻译并阅读温度场有限元仿真方面的英文文献；
CBN_超硬磨粒工具的超声振动辅助钎焊结合界面微观组织和力学性能
CBN 超硬磨粒工具的超声振动辅助钎焊结合界面微观组织和力学性能*蔡开达1， 赵 彪1， 吴帮福1， 丁文锋1， 徐九华1， 赵正彩1， 温学兵2， 李邵鹏2， 陈清良3（1. 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016）（2. 中国航发动力股份有限公司，西安 710000）（3. 成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610092）摘要 采用高频感应钎焊方法制备钎焊CBN 工具存在钎料层厚薄不均匀、连接界面内部易出现气孔等问题，导致钎料对磨粒的把持强度大幅下降、工具使用寿命显著降低。
提出用超声振动辅助钎焊的工艺方法制备钎焊CBN 工具，借助超声波在钎焊过程中的空化效应和振荡作用减少钎料合金内部的气孔，同时细化晶粒，以大幅提升磨粒的把持强度。
结果表明：相比于普通钎焊工艺，采用超声振动辅助钎焊工艺的钎料合金铺展更均匀，区域内部气孔尺寸变小，相同面积上气孔数量减少了75%，单颗CBN 磨粒的剪切力提高了27.7%。
通过Ti-6Al-4V 钛合金磨削对比试验可知：相比普通钎焊工具，超声振动辅助钎焊工具的法向磨削力降低了4.1%～19.6%，切向磨削力降低了8.3%～26.4%，磨削温度降低了5.3%～17.9%。
此外，在相同材料去除体积下，超声振动辅助钎焊CBN 工具的磨粒大块破碎现象明显减少，大幅提升了工具的耐磨性和使用寿命。
关键词 超声振动辅助钎焊；磨粒工具；微观形貌；连接强度；磨削性能中图分类号 TQ164; TG74; TG58 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)05-0568-11DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0190收稿日期 2022-11-07 修回日期 2023-01-04钎焊超硬磨粒工具由于具有磨粒结合强度高、容屑空间大、自锐性好等优异性能，在航空航天等难加工材料加工领域受到了越来越多的关注[1-3]，如钎焊磨粒工具在韧性材料[4-5]和硬脆材料的磨削加工[6-7]中都有着广泛的应用。
高频感应钎焊法制备金刚石磨削工具及其性能评价
高频感应钎焊法制备金刚石磨削工具及其性能评价钎焊单层金刚石工具以其高的出露高度和强的界面间化学键合引起了广大研究工作者的兴趣,从砂轮到串珠,从钻头到套筒,各种类型的钎焊金刚石工具也应运而生,制备工艺方法更是五花八门,按钎料熔点来分,有低熔点合金钎料和高熔点合金钎料;按钎料形状来分,有片状合金钎料和粉末合金钎料;按加热方法来分,有炉中钎焊、激光钎焊和感应钎焊等。
课题在制备钎焊金刚石磨具时,选择高熔点的镍基粉末钎料和感应加热方式,高频感应加热具有:加热温度高,而且是非接触式加热;加热效率高;加热速度快;温度容易控制;可以局部加热;容易实现自动控制;作业环境好,几乎无污染等优点。
现阶段,围绕钎焊单层金刚石磨削工具研究的重点还是集中在钎焊工艺上,而对钎焊工具质量的评价研究不多,特别是对钎焊过程中的各因素同钎焊质量之间的关系的研究更不多见。
并且在对加工效果的评价时,更多的是注重磨削工具的耐磨性和切除率,较少注意对磨削过程的监测和磨削机理的研究。
课题从优化高频感应钎焊磨具工艺出发,寻求影响钎焊磨具质量各因素之间的相互关系,并通过测试不同钎焊参数下试样的剪切破坏力来评价真空度、温度以及钎焊时间对钎焊工具剪切强度的作用机制。
利用高频感应钎焊磨具进行磨削实验,记录磨削过程中的磨削力以及对整个磨削过程中磨粒磨损状态的观察,揭示磨粒失效机制,为优化高频感应钎焊工艺提供依据和参考。
课题的主要工作及取得的主要结论如下: (1) 在不同的钎焊参数条件下,利用高频感应加热方式,实现金刚石磨粒和金属基体的焊接,在数字显微系统下观察钎焊后工具的微观形貌,分析高频感应钎焊时间对磨具的表面质量影响;(2) 针对复杂形状或与感应线圈不匹配的基体,在不影响工具使用性能和不改变感应线圈形状的前提下,通过改变基体形状和加热方式及加热路线,尽量实现工具基体的均匀受热; (3) 比较两种评价工具钎焊质量方法,并测试在不同的钎焊环境和钎焊参数下试样单颗磨粒剪切破坏时的剪切力大小,以此来评定真空度、钎焊温度和钎焊时间同试样剪切强度之间的关系,结果发现三者对试样剪切强度的影响是相互的,钎焊后金刚石磨粒本身的强度几乎直接决定了试样的强度,金刚石磨粒在剪切破坏时以折断为主,所以,并不是所有级别的金刚石磨粒都可以用来制备钎焊磨具的; (4) 利用高频感应钎焊工艺,制备钎焊单层金刚石砂轮,并进行磨削实验,记录在不同磨削参数下磨削力的大小,通过实验发现其法向力和切向力都随切深的增大而呈线性增加,随砂轮线速度的增大而减小,当切深进一步增大时,法向力和切向力陡然增加,其增加趋势显著,因此,钎焊工具比较适合在高速低切深的状态下进行磨削加工; (5) 利用高频感应钎焊工艺技术,制备单层钎焊金刚石磨盘,并进行磨削实验,跟。
钢基体无熔深熔敷铜高频感应焊接数值模拟研究的开题报告
钢基体无熔深熔敷铜高频感应焊接数值模拟研究的开题报
告
一、研究背景
随着现代工业领域的不断发展，各种高性能材料的使用范围不断扩大。
在一些特殊工作环境中需要用金属材料来制作零部件，这些金属材料需要具备较好的导电、导热性能，同时还需要有较高的耐腐蚀性和强度。
此时，通常会选择钢基体与铜复合材料来满足这些要求。
然而，钢基体与铜复合材料的传统制造方法如热轧、烧结、冷轧等制备工艺无法满足现代工业对精度和效率的要求，因此高频感应焊接技术成为一种越来越受人们关注的新型制备工艺。
二、研究目的
针对钢基体与铜复合材料的高频感应焊接技术，本研究旨在进行数值模拟研究，以探究高频感应焊接过程中的温度场、熔池形态、焊缝形貌等关键问题，为进一步控制和优化高频感应焊接过程提供理论参考。
三、研究内容
本研究将采用ANSYS软件对钢基体无熔深熔敷铜高频感应焊接过程进行数值模拟研究。
具体包括以下几个方面：
1. 建立钢基体与铜复合材料的三维模型；
2. 对高频感应焊接过程建立数值模型和求解方法，计算温度场、熔池形态等关键参数，并与实验结果进行比较和验证；
3. 分析高频感应焊接过程中的焊接热输入、熔池形成、焊接速度等参数对焊缝形貌和机械性能的影响；
4. 提出优化控制高频感应焊接过程的措施和建议，探讨未来高频感应焊接技术的发展方向。
四、研究意义
本研究的结果将有助于深入理解钢基体无熔深熔敷铜高频感应焊接过程中的物理和化学机制，为掌握该技术的关键技术参数提供理论支持。
同时，研究结果还将为更好地理解和应用高频感应焊接技术提供有价值的参考。
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!毕业设计开题报告高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究学院：机械工程学院班级：学生姓名：指导教师：职称：2012 年12月 2 日开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期完成，经指导教师签署意见、专家组及学院教学院长审查后生效；2．开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴；3．毕业设计开题报告应包括以下内容：（1）研究的目的；（2）主要研究内容；（3）课题的准备情况及进度计划；（4）参考文献。
4．开题报告的撰写应符合科技文献规范，且不少于2000字；参考文献应不少于15篇，包括中外文科技期刊、教科书、专著等。
5．开题报告正文字体采用宋体小四号，1.5倍行距。
附页为A4纸型，左边距3cm，右边距2cm，上下边距为2.5cm，字体采用宋体小四号，1.5倍行距。
6．“课题性质”一栏：理工类：A..理论研究B.工程设计C..软件开发D. 应用研究E.其它经管文教类：A.理论研究 B.应用研究 C.实证研究 D.艺术创作 E.其它“课题来源”一栏：A.科研立项B.社会生产实践C.教师自拟D.学生自选“成果形式”一栏：A.论文B.设计说明书C.实物D.软件E.作品毕业设计开题报告附页一、研究目的、意义上世纪中期， CBN工业化生产的实现是磨料行业所取得的具有里程碑意义的突破性成果，这种超硬磨料在适应面上的互补性，使由它们所构成的可加工范围覆盖到了包括各种高硬、高脆、高强韧性材料在内的几全部被加工材料，磨削加工由此进入了一个有条件实现高效作业的新时代[1]。
国外在上世纪八十年代中后期开始研究用高温钎焊技术（高频感应钎焊是利用高频感应加热原理工作的，就是在高温或高压条件下，使用焊接材料将CBN 材料与砂轮母材链接成一个整体的操作方法。
），研究结果表明高温钎焊可以实现非常高的界面结合强度，这样钎焊砂轮就可以极大扩展了其容屑空间[2]。
具有优化地貌的钎焊单层CBN工具具有磨粒出露高、容屑空间大、基体对CBN磨粒把持强度高以及高的锋利度、高的磨削效率和磨料利用率等特点。
高频感应钎焊CBN工具是制造CBN工具的全新方法。
高频感应钎焊CBN砂轮在经济和学术研究上都有极大价值，而研究高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场进行有限元仿真对于高频感应钎焊CBN砂轮技术的温度场控制具有极高的辅助参考价值。
二、研究现状国外在超硬磨料高温钎焊研究上起步较早[3、4] 。
90年代初，瑞士A.K.Chattopadhyay等用火焰喷镀法把Ni-Cr钎料合金镀于工具钢基体上，并将金刚石排布在钎料层而上，然后在1080度,氩气保护下感应钎焊30秒来实现金刚石与钢基体结合。
实验结果表明了Ni-Cr钎料合金对金刚石的良好浸润性.Wiand等美国专利上介绍的方法是：焊料(Ni-Cr)金属粉加有机粘结剂制成钎焊漆，把包衣金刚石粘在工具钢基体上，然后涂附钎焊漆，再加热到一个适中的温度并保温一定时间以排除挥发物质。
在真空炉或干式氢气炉中加热到1100℃左右，保温1小时，钎焊的同时完成金刚石的表面金属化.德国的A.Tmnkcr等在钎焊过程中分别采用了镍基活性钎料和镍基钎料来实现金刚石与基休的结合。
目前，国内开展超硬磨料高温钎焊研究工作的主要有南京航空航天大学、西安交通大学、华侨大学等机构。
首先通过研究切实掌握了这种超硬培料真空高温炉内钎焊的核心技术，并提出了按优化设计的砂轮地貌择优排布磨料钎焊制作单层超硬磨料砂轮的创新构想，与国外基本同步在实验室条件下研制具有优化地貌的镍忤合金真空高温炉内针焊单层超硬管料砂轮获得成功。
目前在高温钎焊领域，常用的方法有电阻炉加热真空高温钎焊、高频感应加热钎焊、激光钎焊等。
高频感应加热钎焊是利用交变磁场电场感应现象，场中的工件上的涡流效应对工件进行加热，使钎料熔化从而实现钎焊的一种方法，电流的交变频率在10KHZ 以上。
与其它钎焊方法相比，感应钎焊具有独到的特点：加热速度快，易于实现局部加热，可实现热最的集中，温度易控制，易于实现自动化，既能保证工具被加热区的加热要求，又能保持其他区域性质不变并且机会不会产生变形，这些特点也使感应加热更符合目前社会市场的快速、敏捷、低成本的市场要求，尤其对单件和散件产品的生产更具有独特的优势。
上海大学杭国平对感应加热过程的有限元计算做过研究[6]，在《感应加热问题的有限元分析》一文中，计算了感应加热圆柱型工件的温度场，编制了计算三维涡流问题的有限元程序，利用温度场计算结果，计算了感应加热零件的热应力场及应变场。
作者采用直角坐标系，根据对称性，计算时取圆截面的四分之一计算，用有限元法计算的结果与用理论公式计算得到的涡流深度相比较，结果差异不大。
作者用有限无法，将感应加热涡流场、温度场、热应力场联系起来计算，对感应热处理的整个过程进行模拟计算，是种非常好的尝试。
其计算的不足之处在于，计算中假定加热时材料的各项物理参数为常值，这与实际情况有很大差异，尤其是对干铁磁材料的导磁率，在温度达到居里点时，将变为真空的导磁率，对加热效果影响很大，因此作者的计算结果必然会有较大误差。
同时，外加电流载荷只是简单的加在工件表而一层单元上，忽略了线圈与工件间空气间隙的影响，只是简单说明了传统的理论计算方法与有限元方法的计算结果误差相差不大，并没有起到说明有限元方法优越性的作用，对计算结果及其与理论计算结果的误差也没有进行分析说明。
航空工业部第五设计院千肇智曾经用有限差分方法对感应加热工件温度分布进行过模拟[7]，对于具有规则的几何特性和均匀的材料特性问题，它的程序设计和计算过程比较简单，收敛性也较好，但是也显示出了差分法的局限性，往往局限于规则的差分网格以及几何和物理上不是十分复杂的问题，并且采用有限差分方法求出的温度场的迭代矩阵都是非正定的，要用亚松弛法进行迭代，而松弛系数的选取存在很大的困难，程序编制的工作量大。
王璋奇[8]等研究了管道感应加热的数学模型，对一典型的厚壁管道感应加热过程进行数值模拟，给出了温度场的仿真结果，对管道感应加热过程参数的确定有一定的指导意义。
北京机电研究所利用ANSYS对厚壁筒形工件连续感应加热处理进行了有限元模拟[9]。
计算了热处理过程中工件的温度变化和加热功率变化，并预测淬火时的组织转变。
但是山于没有解决工件运动的问题，忽略了工件轴向热传导的计算，对于所研究的连续感应热处理生产线的问题，必然会带来较大误差。
同时，作者处理工件材料的相对磁导率时，采用了“反推法”，即先采用预估的方法，进而将模拟结果与实际情况对比来验证假设的参数值。
将模拟方法与模拟过程存在的误差集中到相对磁导率参数的选取上，不能对模拟结果与影响参数进行合理的分析，也达不到避免重复试验的计算机模拟的目的。
戴挺[10]对半固态坯料感应二次加热的特点及规律进行了模拟分析，认为单段式感应二次加热难以获得较均匀的温度分布，分段加热应先以高功率快速加热，再切换为小功率加热，然后辅以短时保温，可使坯料内温度分布更均匀。
还有学者应用ANSYS软件对半固态坯料ZL101铝合金试样在各种不同工艺参数下的感应加热温度及温度均匀性进行了模拟[11-14]。
但是半固态合金共品温度低(通常5500以下)、材料磁热特性变化不大等，与常用碳钢的感应加热模拟存在较大差异。
三、研究内容本文采用ABAQUS有限元软件对高频感应钎焊过程中砂轮温度场进行模拟及分析，感应加热过程工件温度分布规律。
完成不同工艺参数条件下高频感应钎焊过程的有限元模拟分析与试验验证。
本课题拟开展以下儿方面的研究工作:(1)采用ABAQUS有限元软件对高频感应钎焊过程中工件温度场进行模拟及分析，得到感应加热过程工件磁场分布规律，工件的温度随时间变化的规律等. (2)完成不同工艺参数条件下高频感应钎焊过程的有限元模拟分析与试验，并对结果进行比较分析。
(3) ABAQUS软件典型的有限元分析过程ABAQUS程序是一个功能强大的灵活的设计分析及优化、融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元商用分析软件，包括从简单线性静态分析到复杂非线性动态分析。
典型的ABAQUS分析过程可分为以下三个步骤：(1)创建有限元模型；(2)施加载荷进行求解;(3)查看分析结果。
从热力学关系和热传导方程出发，利用ABAQUS软件对CBN磨粒高频感应钎焊过程温度场进行模拟仿真，主要是根据热传导方程和能量守恒等方程，运用高精度的隐格式差分方程，模拟高频感应加热升、降温过程中的温度场分布规律。
探索CBN磨粒高频感应钎焊机理与温度场关系，为高频感应钎焊实验工艺参数选择提供理论依据。
四、课题的准备情况及进度计划五、参考文献[1]傅玉灿，徐鸿钧，一种适用于国内引进开发的新型超硬磨料砂轮-国外单层高温钎焊超硬磨料砂轮制造技术述评，中国机械工程，1999，10（4）：p375-377 [2]傅玉灿，徐鸿钧，从电镀到钎焊-国外单层高温钎焊超硬磨料砂轮制造技术新发展，工具技术，1998，8（4）p4-9[3]A. K. Chattopadhyay, L. Chollet and H. E. Hintermann, Induction Brazing of Diamondwith Ni-Cr Hard facing Alloy Under Argon Atmosphere, Surface and Coating Technology1991，45: p293-298[4]周玉梅，吕智，章兼植等，钎焊技术在金刚石工具中的应用，工具技术，2004，p38[5]马楚凡，王忠义，南俊马，孟卫如，一种牙科单层高温钎焊金刚石砂轮的研制，金刚石与磨料磨具工程，2002，(2): p17-20[6]王璋奇，范孝良，张文建，管进感应加热过程的计算机模拟闭，华北电力大学学报，1999，26 (4)[7]姜建华，厚壁筒形工件连续感应加热处理有限元模拟，材料热处理学报，2002， 23(2):p3-48[8]戴挺，昊炳尧，半固态坯料感应三次加热的模拟分析团，中国压铸、挤压铸造、半固态加工学术年会论文集，2001[9]李海fl:，夏巨堪，闰洪等，半固态触变成形坯料感应加热的数值模拟明，金属成型I艺，2003，21 (1)[10]徐霖，张恒华，那光杰，半固态铝合金感应加热工艺参数的模拟研究叨，上海金属，2002，24 (6)[11]张恒华，许路萍，邵光杰，A356铝合金半固态重熔温度场的有限元模拟月，材料热处理学报，2002，23 (2)[12]张恒华，许洛萍，邵光杰，铝合金半固态感应加热的计算机模拟闭，中国有色金属学报，2001，11 (2)[13]郭景杰，王同敏，苏彦庆，钦的水冷铜增锅感应熔炼温度场数值模拟闭，铸造，1997，(9): pl-4[14]郡波，程先华，赵萍，减振器连杆高频感应淬火工艺的温度场有限元模拟明，上海交通大学学报，2003，37 (1)。