花岗岩加工机理及加工效能研究

齐凤莲，女，博士，沈阳建筑大学机械工程学院副教授。多年来一直从事石材加工及应用研究，主持完成住房和城乡建设部项目“石材板材一体化加工集成系统研究”、沈阳市项目“石材行业 CAD/CAPP/CAM集成系统产业化”。同时结合自身专业特长参加国家级和省部级科研项目十余项，包括国家“十一五”科技攻关项目“异型石材多功能数控加工成套设备研究与产业化开发”等。作为主要完成人的“建筑装饰石材CAD软件开发与应用”项目获得“辽宁省科学技术奖”三等奖、“华夏建设奖”三等奖。在该领域发表论文十多篇，参与编写《石材加工装备及工艺》《石材加工工具与技术》《石材装饰CAD基础》等书籍。

第1章绪论

1.1花岗岩概述

1.1.1花岗岩物理特性

1.1.2花岗岩主要成分

1.1.3花岗岩分类

1.2花岗岩加工概述

1.2.1 板材加工设备

1.2.2花岗岩铣削工具

1.3花岗岩铣削效能评价

1.3.1切削力

1.3.2花岗岩破碎率

1.3.3刀具磨损

第2章花岗岩铣削加工机理及压痕断裂仿真

2.1花岗岩铣削加工过程

2.2压痕断裂机理

2.2.1岩石性质及强度准则

2.2.2接触应力场

2.2.3裂纹形成过程

2.3断裂破碎力学模型

2.3.1拉伸断裂破碎力学模型

2.3.2剪切断裂破碎力学模型

2.3.3改进力学模型.

2.4压痕仿真分析

2.4.1试件模型

2.4.2网格划分

2.4.3加载设置

2.4.4结果分析

第3章单颗粒切削及顺次切削数值仿真

3.1概述

3.2 LS-DYNA 分析流程

3.3有限元模型建立。

3.3.1金刚石颗粒材料模型

3.3.2花岗岩材料模型

3.3.3有限元几何模型.

3.3.4加载设置

3.4 单颗粒切削数值仿真结果分析

3.4.1单颗粒切削花岗岩时的动态特性分析

3.4.2切削过程中切削力的变化情况

3.4.3 颗粒切入形式对切削性能的影响

3.4.4 颗粒切入角度对切削性能的影响

3.4.5切削深度对切削性能的影响

3.4.6切削速度对切削性能的影响

3.5 颗粒顺次切削数值仿真结果分析

3.5.1颗粒顺次切削时的动态特性分析

3.5.2颗粒顺次切削时切削深度对切削性能的影响

3.5.3颗粒顺次切削时切削速度对切削性能的影响

第4章压、划痕试验研究

4.1概述

4.2压痕试验

4.2.1试验设备

4.2.2花岗岩试件

4.2.3试验原理及方案设计

4.2.4试验结果分析

4.3划痕试验

4.3.1试验设备

4.3.2试验原理及方案设计

4.3.3试验结果分析

第5章花岗岩加工切削力理论分析

5.1花岗岩加工模型

5.2花岗岩加工几何学分析

5.2.1接触弧长

5.2.2平均切削厚度

5.2.3当量切削厚度

5.3单颗粒金刚石切削花岗岩受力分析

5.3.1刀具有效金刚石磨粒数

5.3.2单颗粒金刚石的受力

5.4花岗岩加工刀具受力分析

5.4.1切削力理论分析

5.4.2典型加工刀具受力分析

第6章花岗岩加工切削力试验

6.1试验工况配置

6.2切削力正交试验

6.2.1方案设计

6.2.2极差分析

6.2.3方差分析

第7章基于神经网络花岗岩加工切削力预测

7.1人工神经网络模型概述

7.1.1人工神经元模型

7.1.2人工神经网络结构

7.1.3人工神经网络训练

7.2基于BP神经网络的花岗岩加工切削力预测

7.2.1 BP网络拓扑结构与训练算法

7.2.2切削力预测的BP网络结构设计

7.2.3 BP神经网络模型的MATLAB程序设计

7.2.4 BP神经网络对金刚石刀具切削力预测的性能测试

7.3基于 RBF神经网络的花岗岩加工切削力预测

7.3.1 RBF神经网络的学习方法

7.3.2 RBF神经网络模型的MATLAB程序设计

7.3.3 RBF神经网络对金刚石刀具切削力预测的性能测试

7.4两种模型对切削力预测的对比分析

参考文献

第1章绪论

1.1花岗岩概述

花岗岩(granite)，大陆地壳的主要组成部分，是一种岩浆在地表以下凝结形成的火成岩，属于深层侵人岩。火成岩是由含有硅酸盐熔融物的岩浆或熔岩冷却固化结晶形成的物质。当熔化的岩浆冷凝固结时，矿物即形成于火成岩，如橄榄石、辉石。其密度最大的铁镁硅酸盐矿物，在岩浆温度最高时形成;密度较小的矿物，如长石和石英，则在冷却的后期形成。形成于熔岩中的矿物，通常可以毫无拘束地生长，并有发育完好的晶形，主要以石英或长石等矿物质形式存在。花岗岩的语源是拉丁文的 granum，意思是谷粒或颗粒。因为花岗岩是深成岩，常能形成发育良好、肉眼可辨的矿物颗粒，因而得名。

由于花岗岩硬度仅次于钻石位居第二，经久耐用，是生产墙砖和地铺砖的理想材料。因为花岗岩比陶瓷器或其他人造材料稀有，所以铺置花岗岩地板会大幅提升建筑工程的整体价值。花岗岩品种丰富，颜色多样，可为客户提供广泛的选择范围。花岗岩台面容易维护，抗污能力较强。总体而言，花岗岩地铺砖、墙砖可为用户提供一个极其耐用和易于维护的表面。此外，不同于人造材料，天然花岗岩台面拥有独特的耐温性，故为各类板材加工的首选。

……