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1.文章导读

磨粒和工件在时间维度和空间维度上的复杂相互作用、脆塑共存状态下材料去除量化表征的困难以及陶瓷内部缺陷引起的材料去除行为的不确定性，均对硬脆材料磨削过程的动态力学建模构成重大挑战。针对上述问题，本文综合考虑时间演化、应变率效应、磨粒随机分布、多磨粒耦合效应、脆塑共存状态下的材料去除行为以及陶瓷内部缺陷分布，建立了B₄C陶瓷动态磨削力理论模型。研究结果表明，该模型的仿真结果与实验结果吻合良好，平均误差小于10%。该模型揭示了空间维度上的多磨粒耦合作用以及时间维度上的材料损伤累积对磨削力动态演化的影响规律，实现了对磨削力信号时域及频域特征的同时捕捉。通过对磨削过程中瞬时动态响应的清晰表征，完成了力信号波形特征和频谱成分的系统分析，进而实现了对材料去除行为的有效识别。研究结果表明，B₄C陶瓷的磨削力特征表现为由脆性断裂引起的高频力信号，且随着内部缺陷尺寸和密度的增加，磨削力呈现下降趋势。本研究不仅深化了多磨粒耦合作用机制及其对材料去除行为影响规律的认识，还定量表征了磨削参数和缺陷分布对磨削力的影响规律，从而为优化硬脆材料磨削工艺提供了理论基础。