論文開題：基于ANSYS軟件的繩鋸鋸切過程中串珠繩振動的仿真研究

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：機電及其自動化學院　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：2008級機制1班　

課題名稱 基于ANSYS軟件的繩鋸鋸切過程中串珠繩振動的仿真研究

1、本課題的的研究目的和意義：
金剛石繩鋸（機）是目前世界上最先進的石材開采設備。金剛石串珠繩鋸技術進入石材和建筑行業(yè)，無論對石材的開采和加工，還是各種混凝土結(jié)構(gòu)的切割，都是一個歷史性的變革。至今，金剛石串珠已從最初的電鍍技術，發(fā)展到了今天以燒結(jié)技術為主流的制造技術。相較于其它金剛石工具，由于串珠繩本身結(jié)合了金剛石超強的剛性和繩索的柔性，因此它不僅可用于切割直板，還可切割異形板材；不受物體表面形狀限制，工作環(huán)境要求低，可進行大面積切割；使用金剛石繩鋸可以提高資源利用率，減少對環(huán)境的污染。由于具備這些優(yōu)勢，其市場規(guī)模越來越大，應用范圍越來越廣。
由于繩鋸加工的獨特性，串珠繩的加工弧區(qū)長，是普通磨削和圓鋸片鋸切弧區(qū)的幾百甚至幾千倍。串珠在長弧區(qū)內(nèi)持續(xù)作用，使得金剛石顆粒、
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波等對水下金剛石串珠繩鋸機在維修海底油氣管道時的串珠繩橫向振動進行研究，通過實驗還有建立串珠繩橫向振動的動力學方程對振動特性進行分析，并提出可以通過改變串珠繩的速度達到減振。華僑大學劉佳用單傳感器對金剛石串珠鋸的切削中的振動信號進行定點測量，來研究金剛石繩鋸鋸切的振動特性。其研究結(jié)果為：在繩鋸達到穩(wěn)定鋸切狀態(tài)時的振動明顯小于未加工時的振動，在串珠繩剛開始接觸工件時沖擊振動會有一個突然的增加，這屬于未達穩(wěn)定狀態(tài)時的變化。繩鋸退出工件后，振動又逐漸增大并恢復至鋸切前的水平；弧區(qū)內(nèi)一點的振動隨線速度和進給速度變化情況。
伴隨著半導體和光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使用線鋸對硅片進行加工也應運而生。Songbin Wei等人為了實現(xiàn)線鋸切割硅錠時減小鋸縫損失，并且同時保證加工質(zhì)量，因此對線鋸加工時的振動現(xiàn)象進行了研究，得到以下結(jié)論：在線速度低于25m/s時，通過增加線鋸張緊力是抑制振動最有效的因素。另外日本的Ishikawa教授研究了多條金剛石線鋸的振動鋸切，設計了用多條線鋸來切割各種陶瓷切片和硬脆性材料時的機械振動試驗，得到了以下基本結(jié)論：當線鋸的固有頻率大于受迫振動的頻率時，線鋸的運動是一條直線（沒有大的波動）；振動鋸切的加工效率是普通鋸切的兩倍；相位角度的變化對加工效率幾乎沒有影響；當線鋸的幅值大于線鋸的靜撓度時，加工效率也會提高。
總的來說，國內(nèi)外關于繩鋸的論文不少，但研究繩鋸振動的文獻資料很少，而對它們仿真的資料更是沒有。而同樣為柔性切割工具的線鋸因為結(jié)構(gòu)簡單，所以線鋸振動的資料相對較多。山東大學孟劍鋒等就由模態(tài)分析法導出了線鋸切割運動方程的傳遞函數(shù)，并在此基礎上，分析線鋸速度和張緊力對振動的影響。沈陽理工大學李紅、張瑩等研究了施加超聲振動的金剛石線鋸加工，對比于普通鋸切的優(yōu)點。上海大學張偉和陳立群教授等對軸向運動弦線橫向振動建立動力學模型并研究軸向運動弦線橫向振動的控制問題。
盡管繩鋸與線鋸存在差別，但是線鋸的試驗和理論研究給繩鋸的研究提供了很多的指導和借鑒。本課題就是從弦的振動仿真入手，逐步加上繩鋸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，來探討加工參數(shù)與振動的關系。

3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
本文主要以基于ANSYS軟件的繩鋸鋸切過程中串珠繩振動的仿真為研究內(nèi)容。旨在利用有限元分析軟件ANSYS對金剛石串珠繩鋸切過程中串珠繩的振動進行仿真，得到不同實驗條件下串珠繩的振動頻率和振幅。
4、擬解決的關鍵問題：
本文主要以基于ANSYS軟件的繩鋸鋸切過程中串珠繩振動的仿真為研究內(nèi)容。旨在利用有限元分析軟件ANSYS對金剛石串珠繩鋸切過程中串珠繩的振動進行仿真，得到不同實驗條件下串珠繩的振動頻率和振幅。要求在建立正確的繩鋸切割振動模型的基礎上，探索研究改變各加工參數(shù)對振動的影響。

5、研究思路、方法和步驟：
本文主要是利用有限元分析軟件ANSYS對金剛石串珠繩鋸切過程中串珠繩的振動進行仿真，得到不同實驗條件下串珠繩的振動頻率和振幅。首先熟悉和了解ANSYS軟件中靜態(tài)分析模塊、模態(tài)分析模塊和瞬態(tài)分析模塊的應用，以鋼絲繩_振動為例，通過對比連續(xù)系統(tǒng)振動的理論推導結(jié)果，驗證該實驗手段的可行性，然后通過了解繩鋸加工過程，分析繩鋸加工時的受力情況，熟悉串珠繩本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，逐步添加實際加工中繩鋸實際結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及所受載荷，如運動速度、受工件作用力等等，得到固有頻率及振型，不斷與實驗結(jié)果進行對比，直至確定正確的串珠繩振動模型，最后通過不斷改變改變參數(shù)，對比分析各參數(shù)對振型及固有頻率的影響。

6、本課題的進度安排：
1) 查看文獻及翻譯（1-2周）
2) 熟悉繩 ……（未完，全文共3860字，當前僅顯示1950字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：基于ANSYS軟件的繩鋸鋸切過程中串珠繩振動的仿真研究》）