論文開題：基于ANSYS軟件的繩鋸鋸切過程中串珠繩振動(dòng)的仿真研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
學(xué)院：機(jī)電及其自動(dòng)化學(xué)院　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級(jí)：2008級(jí)機(jī)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(dòng)的仿真研究

1、本課題的的研究目的和意義：
金剛石繩鋸（機(jī)）是目前世界上最先進(jìn)的石材開采設(shè)備。金剛石串珠繩鋸技術(shù)進(jìn)入石材和建筑行業(yè)，無論對(duì)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(gè)歷史性的變革。至今，金剛石串珠已從最初的電鍍技術(shù)，發(fā)展到了今天以燒結(jié)技術(shù)為主流的制造技術(shù)。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(qiáng)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(jìn)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(duì)環(huán)境的污染。由于具備這些優(yōu)勢(shì)，其市場(chǎng)規(guī)模越來越大，應(yīng)用范圍越來越廣。
由于繩鋸加工的獨(dú)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(duì)水下金剛石串珠繩鋸機(jī)在維修海底油氣管道時(shí)的串珠繩橫向振動(dòng)進(jìn)行研究，通過實(shí)驗(yàn)還有建立串珠繩橫向振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程對(duì)振動(dòng)特性進(jìn)行分析，并提出可以通過改變串珠繩的速度達(dá)到減振。華僑大學(xué)劉佳用單傳感器對(duì)金剛石串珠鋸的切削中的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量，來研究金剛石繩鋸鋸切的振動(dòng)特性。其研究結(jié)果為：在繩鋸達(dá)到穩(wěn)定鋸切狀態(tài)時(shí)的振動(dòng)明顯小于未加工時(shí)的振動(dòng)，在串珠繩剛開始接觸工件時(shí)沖擊振動(dòng)會(huì)有一個(gè)突然的增加，這屬于未達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的變化。繩鋸?fù)顺龉ぜ�，振�?dòng)又逐漸增大并恢復(fù)至鋸切前的水平；弧區(qū)內(nèi)一點(diǎn)的振動(dòng)隨線速度和進(jìn)給速度變化情況。
伴隨著半導(dǎo)體和光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使用線鋸對(duì)硅片進(jìn)行加工也應(yīng)運(yùn)而生。Songbin Wei等人為了實(shí)現(xiàn)線鋸切割硅錠時(shí)減小鋸縫損失，并且同時(shí)保證加工質(zhì)量，因此對(duì)線鋸加工時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)論：在線速度低于25m/s時(shí)，通過增加線鋸張緊力是抑制振動(dòng)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(dòng)鋸切，設(shè)計(jì)了用多條線鋸來切割各種陶瓷切片和硬脆性材料時(shí)的機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)，得到了以下基本結(jié)論：當(dāng)線鋸的固有頻率大于受迫振動(dòng)的頻率時(shí)，線鋸的運(yùn)動(dòng)是一條直線（沒有大的波動(dòng)）；振動(dòng)鋸切的加工效率是普通鋸切的兩倍；相位角度的變化對(duì)加工效率幾乎沒有影響；當(dāng)線鋸的幅值大于線鋸的靜撓度時(shí)，加工效率也會(huì)提高。
總的來說，國內(nèi)外關(guān)于繩鋸的論文不少，但研究繩鋸振動(dòng)的文獻(xiàn)資料很少，而對(duì)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?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，所以線鋸振動(dòng)的資料相對(duì)較多。山東大學(xué)孟劍鋒等就由模態(tài)分析法導(dǎo)出了線鋸切割運(yùn)動(dòng)方程的傳遞函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，分析線鋸速度和張緊力對(duì)振動(dòng)的影響。沈陽理工大學(xué)李紅、張瑩等研究了施加超聲振動(dòng)的金剛石線鋸加工，對(duì)比于普通鋸切的優(yōu)點(diǎn)。上海大學(xué)張偉和陳立群教授等對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)弦線橫向振動(dòng)建立動(dòng)力學(xué)模型并研究軸向運(yùn)動(dòng)弦線橫向振動(dòng)的控制問題。
盡管繩鋸與線鋸存在差別，但是線鋸的試驗(yàn)和理論研究給繩鋸的研究提供了很多的指導(dǎo)和借鑒。本課題就是從弦的振動(dòng)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(dòng)的關(guān)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(dòng)的仿真為研究內(nèi)容。旨在利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)金剛石串珠繩鋸切過程中串珠繩的振動(dòng)進(jìn)行仿真，得到不同實(shí)驗(yàn)條件下串珠繩的振動(dòng)頻率和振幅。
4、擬解決的關(guān)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(dòng)的仿真為研究內(nèi)容。旨在利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)金剛石串珠繩鋸切過程中串珠繩的振動(dòng)進(jìn)行仿真，得到不同實(shí)驗(yàn)條件下串珠繩的振動(dòng)頻率和振幅。要求在建立正確的繩鋸切割振動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，探索研究改變各加工參數(shù)對(duì)振動(dòng)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(duì)金剛石串珠繩鋸切過程中串珠繩的振動(dòng)進(jìn)行仿真，得到不同實(shí)驗(yàn)條件下串珠繩的振動(dòng)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(yīng)用，以鋼絲繩_振動(dòng)為例，通過對(duì)比連續(xù)系統(tǒng)振動(dòng)的理論推導(dǎo)結(jié)果，驗(yàn)證該實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)際加工中繩鋸實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及所受載荷，如運(yùn)動(dòng)速度、受工件作用力等等，得到固有頻率及振型，不斷與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，直至確定正確的串珠繩振動(dòng)模型，最后通過不斷改變改變參數(shù)，對(duì)比分析各參數(shù)對(duì)振型及固有頻率的影響。

6、本課題的進(jìn)度安排：
1) 查看文獻(xiàn)及翻譯（1-2周）
2) 熟悉繩 ……（未完，全文共3860字，當(dāng)前僅顯示1950字，請(qǐng)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(dòng)的仿真研究》）