机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究

机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究

刘标

沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁 沈阳 110850

摘要：我国现如今的制造业在进行机械加工工作开展过程当中经常会出现加工材料表面出现裂缝或者是光洁度下降等现象，在机械加工材料应用过程当中工件内部经常残留材料残骸，严重影响了企业的产品质量以及企业的后续加工。而本文在进行内容阐述过程中，主要针对的就是在机械加工过程当中材料损伤应力应变，以及材料组织变化这一系列的问题进行仔细分析，结合当今的材料热力学行为和相应的损伤行为，树立模拟实验保证材料质量。

关键词：机械加工过程；材料损伤；热力学行为

引言

机械加工过程中，人们对材料损伤问题的理解一直存在偏差，潜意识中认为材料的损伤是纯粹的力学问题，但经过实际研究表明，在高温条件下，能量失衡也会引起材料产生形变，该行为称为材料的热力学行为，因此加强固体热力学的研究意义重大。我们要透过现象看本质，在研究固体构形与加工形变的同时，还要对固体热力学行为所产生的应力做深入分析。

1固体热力学

1）固体的构形和变形在对于固体系统之间物体的构形和变形的研究中，可以发现由于他们本身的几何特征，存在一定的差距。而且他们所占据的空间产生的并不是一定的变量，所以在固体系统构成的过程中，它的几何特性也是存在一定差异的。要明确每一个质点所需要占用的空间和占用的位置。在一定程度上根据相应的位置进行构形，在构成的过程中，可以按照相应的数量对于构形过程中的变形进行标量。所呈现的变形，一般都会呈现出应变量。在固体变形和应变张量通过位移的方式，来达到一定的相关关系。在研究过程中，可以形成对称性的丈量和反对称性的丈量。2）固体热力学的应力关于热力学的普遍理论，相当于应用于各种各样的连续机制。同时也适用于固体和一些自身的具有特点的物体。在固体作用力的过程中，具有连续性。而且会产生一定的张力和表面力，这些表面力都是通过一个物体接触到表面作用而产生的力。这种力系统上产生的方法不一样，它不仅可以存在于物体的表面，而且还可以存在于物体的内部。在进行测量的过程和测量的方向有关。

2机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究

2.1空洞损伤演变规律

实际上，宏观上出现的断裂一般都是由于微观上的裂缝衍生后出现的。特别针对金属机械加工材料这样韧性较强的金属材料而言更是如此。材料使用时可能会出现大量的粒子，这些粒子往往需要根据成分以及力学特征，在集体结合的情况下进行收集，达到一定的体量后就会表现出相应的特征，孔洞首先会存在一些不牢固的情况。随着后期体型的不断增加，孔洞周边的许多粒子也会合并进来，这个时候韧性材料就有可能会发生宏观上的断裂。在发生韧性断裂的时候，其变形断裂也达到了最大值，此时的空洞会被削弱，进而形成了新的断裂。随着孔洞带来的形核变化，孔洞的演变也进入到新的阶段。所以，无论是从损伤力学角度还是从宏观变化角度上来看，孔洞的损伤都具有其客观的规律，根据一定的材料模型与强度来进行大小和损伤程度的分析，往往就可以找到金属材料断裂以及发生裂纹衍生的主要依据，通过三轴度分析配合孔洞损伤进行研究，才能够了解加工应力带来的各种不良因素，对于后续提升加工性能以及材料的宏观机械性能表现都具有突出的意义。

2.2空洞损伤分析

球形的空洞损伤模型也具有一定的拓展特征规律。在工程实践当中，材料往往都不可避免地会存在一些孔洞结构，不同的空洞结果在大小、形状等方面都存在一些差异，不具有固定的规律。在大多数条件下，材料的研究可以采取有限元的模式。在研究时，往往会耗费一定的时间和精力，甚至会因此导致计算的结果出现较大的差异。结合研究的一般规律来看，要想获得较为完善的空洞损伤分析公式，需要选择合适的公式，对时间以及费用等内容进行合理的计算，得到的数据才具有真实性以及可靠性。在没有办法获得准确公式的情况下，往往也就无法获得完整地系统结果，这个时候对于后续也会产生大量不利的影响。在进行使用方法的调整时，需要做好分析与整理，对于没有产生具体结果的情况则需要选择合适的方法，或者针对某个局部区域进行统计与分析。大多数情况下都可以通过宏观分析的方式，利用形成规律来进行孔洞损伤的分析，这样就可以有效找到问题并解决问题。

2.3弹塑性热传导

材料在进行加工过程当中，首先会进行变形尤其是材料内部结构在高温加工过程之后更会产生结构变化，而在结构变化过程当中就会延伸出弹塑性热传导，弹塑性热传导实际上指的就是材料在加工过程当中产生形变而材料本身所具有的弹塑性在进行应力过程当中产生热量，在进行材料加工过程当中弹塑性热传导也很容易导致当今的材料产生损伤，材料的整体应用加工过程中，由于在高温条件下肯定会对材料内部的结构造成破坏，因此，通过对弹塑性热传导进行仔细分析可以准确把握到材料产生形变的主要原因。

2.4空洞损伤型和演变的规律

金属机械加工过程中会，产生一种韧性的金属材料。这些材料在使用过程中，包含很多粒子，这些粒子，在一定程度上会根据各自成分和力学的不同，明确集体的结合方式，而且当材料收集到一定程度的时候，孔洞首先就会存在一些结合不牢的例子。随着形体的变化的增加，孔洞会固定出来这些粒子，空洞一旦形成，这些粒子就会不断的增大。在韧性材料断裂的过程中，由于变形断裂的演变，材料的孔洞也会不断的削弱，而会形成材料的断裂。伴随着大量的孔洞形成的形核，可以认为空洞形成核和材料变化演变是重要的因素。在一定程度上对于损伤力学的研究，通常情况下需要建立非线性机体的材料。按照相应的材料模型，按照相应的强度，来研究孔洞的大小和孔洞损伤的程度。研究三轴度和孔洞形状和损伤的演化。

2.5韧带断裂浅析

从材料的内部特征上来看，损伤以及演变都是导致破坏的重要原因。引起破坏的因素是多方面的，除了宏观的裂纹之外，还包括损伤以及结构破坏等等。从这个角度上来看，这个问题出现一般都是由于持续拓展导致的，韧性损伤就是持续拓展后形成的断裂损伤。该模式在学界也可以称之为韧性断裂或者塑性断裂，这是常规塑性变形长期存在所导致的一种必然的结果。通过拉伸的方式产生断裂，可以通过不同的锻炼方式来进行研究，这个过程中很好地适应了应力的条件，满足了扩展的要求，在破坏后可能会成为孔状的结构或者其他类型的结构，同时位置还不会发生偏移，持续地拓展并长大。

结语

总而言之，大部分被加工材料都是具有一定塑性的固体材料，在机械加工过程中在所难免的会出现损伤问题。空洞作为最为常见的一种损伤类型，加强对空洞模型演变规律的研究十分必要。除此之外，当材料长时间处于高温的工作环境中，会在其内部产生一定的热应力，从而导致材料内部结构发生改变，进而造成材料不可逆的损伤。

参考文献

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