光学玻璃的多尺度力学响应机理及表面质量主动控制磨削工艺基础研究

基本信息
批准号:51905546
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:王伟
学科分类:
依托单位:中国石油大学(华东)
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
力学响应精密/超精密磨削光学玻璃磨削机理材料去除机理
结项摘要

In order to solve the present problems on grinding process of optical glass, which are the multiple random factors, uncontrollable grinding quality, large crack damage depth and low grinding efficiency, it is presented a new surface quality controllable grinding method based on the "materials genes" characteristics of optical glass in this research. Firstly, the multi-scale mechanical response mechanisms of optical glass will be revealed focused on the amorphous space network structure characteristics. The origin and quiddity of optical glass's deformation and fracture will be illustrated. The hydrostatic pressure sensitive constitutive model with strain gradient effect will be established. The effect mechanisms of densification deformation on material removal behaviors will be researched. Secondly, a simulation will be carried on to calculated the stress field during the single grit scratching optical glass based on the new constitutive model. A critical energy model for crack propagation during single grit scratching optical glass will be developed. A new method to decrease the micro cracks damage depth will be proposed on the view of strain energy consumption. Finally, the vertical mapping relationships among microstructural evolution, continuum mechanical response, material removal behaviors and grinding surface generation of optical glass will be illustrated. The grinding quality controllable model of optical glass will be established. The brittle precision grinding cracks damage depth of optical glass will be decreased while the efficiency of the following ductile ultra-precision grinding will be increased. The achievements of the research have theoretical significance and practical application value for increasing the grinding quality and efficiency of optical glass.

为解决光学玻璃磨削过程中随机因素多,磨削质量控制被动,裂纹损伤深度大,磨削效率低的问题,本项目提出基于光学玻璃的非晶态“材料基因”特点,进行表面质量主动控制磨削的新方法。首先,针对光学玻璃的无定形态空间网状结构特点,揭示其多尺度力学响应机理。阐释光学玻璃非晶体变形及断裂的起源和本质;建立含应变梯度效应的静水压力敏感性本构模型,研究致密化变形对光学玻璃材料去除的影响机理。进而,基于新的本构模型对单颗磨粒划擦光学玻璃的应力场进行仿真,建立单颗磨粒划擦过程的裂纹失稳临界能量模型,从应变能耗散角度提出控制磨削微裂纹损伤深度的新方法。最后,揭示磨削过程中材料微观结构演变-连续介质力学响应-材料去除行为-磨削表面创成之间的映射关系,建立光学玻璃磨削质量的主动控制模型,对其进行低裂纹损伤脆性域精磨削和高效可控塑性域超精密磨削。本项目的研究成果对提高光学玻璃磨削加工的质量和效率具有重要的理论和应用价值。

项目摘要

为解决光学玻璃磨削过程中随机因素多,磨削质量控制被动,裂纹损伤深度大,磨削效率低的问题,本项目提出基于光学玻璃的非晶态微观结构特点,进行表面质量主动控制磨削的方法。主要研究内容包括:通过分子动力学仿真和纳米压痕实验,研究了光学玻璃的多尺度力学响应机理;从能量角度研究了单颗磨粒划擦光学玻璃的材料去除机理;建立了砂轮动态磨损过程的高效可控磨削模型。取得的主要研究成果包括:通过分子动力学仿真探究了光学玻璃非晶态变形和断裂的本质与起源,阐释了光学玻璃的微观结构参数(包括原子堆积密度、平均键能和网状结构三维化程度)与宏观力学性能(包括弹性模量、泊松比、硬度、致密化变形阻和剪切流动性能)之间的映射关系;建立了单颗磨粒划擦光学玻璃的裂纹失稳临界能量模型,通过优化磨削参数调控磨粒划擦应变能耗散机制,可以实现光学玻璃的塑性域磨削或者损伤可控脆性域磨削,使磨削力、表面粗糙度和亚表面损伤深度基本稳定在一个范围内;对砂轮动态磨损过程的三维地貌进行统计学参数提取,包括砂轮表面三维高度数据的平均值、方差、偏态、峰度和自相关长度等,分析了统计学参数随砂轮磨损的变化规律,利用数字滤波矩阵对动态磨损砂轮地貌进行了随机重构,基于此建立了砂轮磨损过程中磨削力、磨削温度场和磨削表面创成机理的数学模型,并通过磨削实验对模型进行验证,实现了光学玻璃的高效可控磨削。本项目按照项目任务书提出的研究计划开展研究,顺利完成项目计划书提出的研究目标。研究成果对提高光学玻璃磨削加工的质量和效率具有重要的理论和应用价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
3

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

DOI:10.6052/1672⁃6553⁃2017⁃059
发表时间:2018

王伟的其他基金

批准号:41672062
批准年份:2016
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:40773051
批准年份:2007
资助金额:44.00
项目类别:面上项目
批准号:50708002
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51009060
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31402278
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1736114
批准年份:2017
资助金额:67.00
项目类别:联合基金项目
批准号:41005034
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41902215
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305008
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81601009
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10803009
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81271408
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81470409
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:10371108
批准年份:2003
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:51475135
批准年份:2014
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:81801174
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670021
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51008220
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400811
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21274072
批准年份:2012
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:11501502
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11104164
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41572170
批准年份:2015
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:21575123
批准年份:2015
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81600418
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41502179
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71603291
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20805007
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31800264
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10701072
批准年份:2007
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1838103
批准年份:2018
资助金额:49.00
项目类别:联合基金项目
批准号:31671190
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:91332108
批准年份:2013
资助金额:100.00
项目类别:重大研究计划
批准号:81870999
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31371543
批准年份:2013
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:11672343
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21577120
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:10071070
批准年份:2000
资助金额:10.50
项目类别:面上项目
批准号:51678059
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:50977025
批准年份:2009
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:41572023
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11661063
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:40273005
批准年份:2002
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81030021
批准年份:2010
资助金额:200.00
项目类别:重点项目
批准号:41276014
批准年份:2012
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:41772194
批准年份:2017
资助金额:77.00
项目类别:面上项目
批准号:11171298
批准年份:2011
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:50978078
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:41404015
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872756
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11561058
批准年份:2015
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81603659
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770231
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81170332
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31072000
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:30171152
批准年份:2001
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:21405080
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41702304
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30230140
批准年份:2002
资助金额:160.00
项目类别:重点项目
批准号:11305149
批准年份:2013
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81472068
批准年份:2014
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:21471026
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50777020
批准年份:2007
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:11073030
批准年份:2010
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31471999
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:51305016
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81600791
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30770295
批准年份:2007
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:51802308
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900616
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571451
批准年份:2015
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81771475
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:61871143
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:68904001
批准年份:1989
资助金额:3.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30800059
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11572106
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:21876144
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61177028
批准年份:2011
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:61375101
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:41101481
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30971042
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:30971705
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:11905207
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51577063
批准年份:2015
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:81670372
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81100323
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81874320
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21477061
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:U1806204
批准年份:2018
资助金额:285.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51109069
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81904236
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903976
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702733
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401772
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51607038
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51271111
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:29204032
批准年份:1992
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702954
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20977057
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:20277024
批准年份:2002
资助金额:21.50
项目类别:面上项目
批准号:41872196
批准年份:2018
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:51574072
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11571305
批准年份:2015
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61533005
批准年份:2015
资助金额:290.00
项目类别:重点项目
批准号:41273004
批准年份:2012
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:61203029
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30170332
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:81560565
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21874070
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:51078115
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:11735010
批准年份:2017
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
批准号:91132715
批准年份:2011
资助金额:70.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31301045
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1562104
批准年份:2015
资助金额:45.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81072562
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51875154
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31100877
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40476010
批准年份:2004
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:31671073
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:41202047
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81470430
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:11575110
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51208164
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11226204
批准年份:2012
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:U1830110
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:联合基金项目
批准号:31371162
批准年份:2013
资助金额:77.00
项目类别:面上项目
批准号:90409011
批准年份:2004
资助金额:40.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11401436
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40506019
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571148
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:20777044
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:19601014
批准年份:1996
资助金额:3.40
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40820005
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:61774071
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11771207
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51308357
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39800087
批准年份:1998
资助金额:11.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30772677
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:31171105
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:10571155
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61672384
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81872472
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31101390
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61903266
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61502496
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10626052
批准年份:2006
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:81774026
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:49673177
批准年份:1996
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:11105202
批准年份:2011
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41202222
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30300038
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11126124
批准年份:2011
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:81760256
批准年份:2017
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31571078
批准年份:2015
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:61701479
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102398
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41304009
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100111
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39970907
批准年份:1999
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:61103068
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700068
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301238
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81270382
批准年份:2012
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:39700047
批准年份:1997
资助金额:12.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473485
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:51307053
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60707015
批准年份:2007
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601824
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470315
批准年份:2014
资助金额:92.00
项目类别:面上项目
批准号:50678056
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31872224
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:71601082
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51778216
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61100068
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1530130
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81201906
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201253
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21207113
批准年份:2012
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21903040
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71701189
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11675232
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:51205048
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41240027
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21502219
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270269
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31771700
批准年份:2017
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:61605091
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30772190
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:61573220
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:60704018
批准年份:2007
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49976003
批准年份:1999
资助金额:17.50
项目类别:面上项目
批准号:41772311
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:30801388
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61106037
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51006002
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21201030
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81470191
批准年份:2014
资助金额:120.00
项目类别:面上项目
批准号:31770233
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51004073
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

颗粒增强金属基复合材料磨削加工机理及高表面质量加工工艺理论研究

批准号:51705069
批准年份:2017
负责人:尹国强
学科分类:E0509
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

硬脆材料非球面超精密磨削表面质量不均匀性形成机理及控制研究

批准号:51705148
批准年份:2017
负责人:陈冰
学科分类:E0509
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

微尺度磨削及微铣磨复合加工工艺研究

批准号:51075064
批准年份:2010
负责人:巩亚东
学科分类:E0509
资助金额:39.00
项目类别:面上项目
4

超精密复合磨削机理及工艺方法的研究

批准号:59375238
批准年份:1993
负责人:韩荣久
学科分类:E0509
资助金额:8.00
项目类别:面上项目