戴子华博士答辩公告

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戴子华博士答辩公告

时间:2015-09-11来源:机电学院点击:893次

答辩博士：戴子华

指导教师：朱永伟教授

论文题目：固结磨料研磨K9玻璃亚表面损伤研究

答辩委员会：

主席：王耀华教授/博导解放军理工大学

委员：李迎教授/博导南京理工大学

沈湘黔教授/博导江苏大学

左敦稳教授/博导南京航空航天大学

卢文壮教授/博导南京航空航天大学

秘书：李军副教授/硕导南京航空航天大学

答辩时间：2015年9月19日14:30-17:30

地点：南航明故宫校区A15-B327

学位论文简介：

本课题以固结磨料研磨垫（FAP）研磨典型硬脆性光学材料──K9玻璃后亚表面损伤作为研究对象，围绕K9玻璃亚表面损伤的成因与表征研究，探索固结磨料研磨方式下K9玻璃亚表面裂纹的形成与扩展机理、固结磨料研磨加工参数与工件亚表面损伤之间的关系。本文的主要研究工作和研究成果包括以下几个方面：

1）提出了BOE分步腐蚀法测量研磨后工件的亚表面损伤层深度。提出了一种光学工件亚表面损伤层厚度测量方法，分析了其检测原理，详细介绍了检测过程，并进行试验验证。将该方法与其它光学硬脆材料亚表面损伤检测方法进行比较。

2）单颗磨粒作用下光学材料亚表面初始裂纹的形成与扩展研究。采用循环抛光腐蚀法，对单颗磨粒作用下光学材料亚表面初始裂纹（微米级）进行准确观测；建立了单颗磨粒作用K9玻璃亚表面损伤力学模型，分析了光学材料亚表面微米级初始裂纹的形成与扩展过程；借助ANSYS/LS-DYNA3维动态有限元分析软件对不同载荷下K9玻璃亚表面初始裂纹的形成与扩展过程进行模拟。

3）建立了固结磨料研磨K9玻璃的亚表面损伤模型。在单颗磨粒作用光学材料亚表面塑性屈服区模型基础上，分析FAP表面磨粒平均切深情况下，磨粒间距对工件亚表面裂纹（中位裂纹、横向裂纹）的影响；建立FAP表面磨粒突起高度一致（平均切深假设）、不一致（最大切深假设）两种情况下，FAP研磨工艺参数与工件亚表面损伤之间的联系。

4）FAP加工玻璃亚表面损伤模型的数值模拟与试验验证。通过BOE分步腐蚀法获得了不同磨粒粒径FAP研磨K9玻璃、熔石英玻璃的亚表面损伤层厚度，建立了磨粒平均粒径与亚表面损伤层深度的数学关系；对FAP加工光学工件亚表面损伤模型进行模拟分析，并与试验结果进行对比。

主要创新点如下：

1）本文提出了一种新的光学工件亚表面损伤层厚度测量方法──BOE分步腐蚀法；BOE分步腐蚀法采用Nanomap三维形貌仪测量工件与标准样件的高度变化，取代差动腐蚀方法中测量两者质量变化，提高了测试精度；在试验中引入了修正系数Ki，有效减小了试验环境因素及多步重复操作引起的误差积累。

2）通过循环抛光腐蚀工艺，实现了单颗磨粒作用下K9玻璃亚表面微米级初始裂纹的准确测量。建立了K9玻璃亚表面中位裂纹深度与载荷、磨粒切深之间的联系。

3）分别基于磨粒均匀切深、最大切深假设，建立了FAP研磨光学工件亚表面损伤模型，探索了FAP研磨工艺参数对工件亚表面损伤的影响。

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