金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法、装置及设备

本发明属于仿真模拟领域，特别是涉及一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法、装置及设备。

背景技术：

1、良好的渗透性对于多孔磨具具有重要意义，其在磨削过程中可以促进磨削液的吸收和流动，起到冷却、润滑和清洗的作用，有利于控制磨削温度，防止磨轮堵塞等，从而提高磨具的寿命。

2、多孔磨具的渗透性能取决于孔隙的形态、尺寸、数量、分布、多孔结构的连通性和流体特性。渗透性系数是评价多孔材料渗透性的主要指标，然而现在还没有一个标准的方法来表征多孔磨具的渗透性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法、装置及设备，以改善上述问题。

2、本发明实施例提供了一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其包括：

3、s1，设计生成多种不同类型的金刚石多孔磨具的结构模型；

4、s2，将所述结构模型转化成stl.格式，导入到magics中进行布尔运算得到符合渗透率表征的形状和尺寸的多孔结构，并通过激光选区融化技术打印成型，得到金刚石多孔磨具样品；

5、s3，使用设计的渗透率表征仪测出所述金刚石多孔磨具样品的水力系数公式的相关参数，将相关参数带入到渗透率系数公式中求出不同金刚石多孔磨具样品的渗透率系数；其中，所述渗透率系数用于表征金刚石多孔磨具样品的流通性能；

6、s4，根据所述渗透率系数进行非线性拟合得到不同种类的金刚石多孔磨具样品的预测模型，并通过置信系数验证预测模型的合理性。

7、优选地，步骤s1中：

8、使用creo设计5种金刚石多孔磨具的结构模型；

9、使用matlab设计3种极小曲面的金刚石多孔磨具的结构模型，每种对应3个孔隙率；

10、使用abaqus设计1种拓扑优化的金刚石多孔磨具的结构模型，对应2个孔隙率。

11、优选地，creo设计5种金刚石多孔磨具分别为叶脉、鲨鱼、穿山甲、蛇、蜂窝；

12、matlab设计的3种极小曲面的金刚石多孔磨具分别为gyriod、schoen-p、schoen-i，3个孔隙率分别为0.3、0.4、0.5；

13、abaqus设计的拓扑优化的金刚石多孔磨具为top-1，2个孔隙率分别为0.5、0.6；所述孔隙率为材料的空隙体积与材料在自然状态下的总体积之比。

14、优选地，符合渗透率表征的形状和尺寸的多孔结构为直径为18mm，高度为15mm的圆柱。

15、优选地，所述渗透率表征仪包括漏斗和包含刻度线的空筒，其中漏斗为橡胶材质，利用材料的高弹性来保证磨削液只从多孔磨具顶面流入，从底面流出，空筒用于储存磨削液装置。

16、优选地，所述的水利系数公式为渗透率系数公式为其中，a为立管的横截面面积，h为样品的高度，s为样品的横截面面积，δt为磨削液从h1降到h2所用的时间，μ为磨削液的动态粘度系数，μ为磨削液的密度。

17、优选地，极小曲面gyriod的预测模型为k＝8.69259p1.09811、置信系数r＝(0.902)，极小曲面schoen-p的预测模型为k＝9.191629p1.39855、置信系数r＝(0.997)，极小曲面schoen-i的预测模型为k＝10.68538p1.13089、置信系数r＝(0.999)，拓扑优化top-1的预测模型为k＝6.9614p0.9276、置信系数r＝(0.999)。

18、优选地，所述磨削液从h1降到h2所用的时间δt为多次试验的平均值。

19、本发明实施例还提供了一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建装置，其包括：

20、结构模型设计单元，用于设计生成多种不同类型的金刚石多孔磨具的结构模型；

21、样品打印单元，用于将所述结构模型转化成stl.格式，导入到magics中进行布尔运算得到符合渗透率表征的形状和尺寸的多孔结构，并通过激光选区融化技术打印成型，得到金刚石多孔磨具样品；

22、渗透率系数计算单元，用于使用设计的渗透率表征仪测出所述金刚石多孔磨具样品的水力系数公式的相关参数，将相关参数带入到渗透率系数公式中求出不同金刚石多孔磨具样品的渗透率系数；其中，所述渗透率系数用于表征金刚石多孔磨具样品的流通性能；

23、拟合单元，用于根据所述渗透率系数进行非线性拟合得到不同种类的金刚石多孔磨具样品的预测模型，并通过置信系数验证预测模型的合理性。

24、本发明实施例还提供了一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建设备，其包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法。

25、本发明实施例通过构建不同类型的金刚石多孔磨具的结构模型，并将结构模型导入到magics软件中处理得到符合渗透率表征的形状和尺寸的多孔结构，并通过激光选区融化技术打印成型，再使用设计的渗透率表征仪测出样品的水力系数公式的相关参数，将水力系数带入到渗透率系数公式中求出不同多孔磨具渗透率系数，通过渗透系数获得表征多孔结构的流通性能及进行非线性拟合得到不同种类的金刚石多孔磨具样品的预测模型，从而实现了对多孔磨具的渗透性能的表征以及预测。

技术特征：

1.一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于：包括：

2.如权利要求1所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于，步骤s1中：

3.如权利要求2所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于：creo设计5种金刚石多孔磨具分别为叶脉、鲨鱼、穿山甲、蛇、蜂窝；

4.如权利要求1所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于：符合渗透率表征的形状和尺寸的多孔结构为直径为18mm，高度为15mm的圆柱。

5.如权利要求1所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于：所述渗透率表征仪包括漏斗和包含刻度线的空筒，其中漏斗为橡胶材质，利用材料的高弹性来保证磨削液只从多孔磨具顶面流入，从底面流出，空筒用于储存磨削液装置。

6.如权利要求3所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于：所述的水利系数公式为渗透率系数公式为其中，a为立管的横截面面积，h为样品的高度，s为样品的横截面面积，δt为磨削液从h1降到h2所用的时间，μ为磨削液的动态粘度系数，μ为磨削液的密度。

7.如权利要求6所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于：极小曲面gyriod的预测模型为k＝8.69259p1.09811、置信系数r＝(0.902)，极小曲面schoen-p的预测模型为k＝9.191629p1.39855、置信系数r＝(0.997)，极小曲面schoen-i的预测模型为k＝10.68538p1.13089、置信系数r＝(0.999)，拓扑优化top-1的预测模型为k＝6.9614p0.9276、置信系数r＝(0.999)。

8.如权利要求5所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法，其特征在于，所述磨削液从h1降到h2所用的时间δt为多次试验的平均值。

9.一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建装置，其特征在于：包括：

10.一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如权利要求1至8任意一项所述的金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法。

技术总结
本发明属于模拟仿真技术领域，并公开了一种金刚石多孔磨具流通性能预测模型构建方法、装置及设备，方法包括：设计生成多种不同类型的金刚石多孔磨具的结构模型；将结构模型转化成STL.格式，导入到Magics中进行布尔运算得到符合渗透率表征的形状和尺寸的多孔结构，并通过激光选区融化技术打印成型，得到金刚石多孔磨具样品；使用渗透率表征仪测出金刚石多孔磨具样品的水力系数公式的相关参数，将相关参数带入到渗透率系数公式中求出不同金刚石多孔磨具样品的渗透率系数；根据所述渗透率系数进行非线性拟合得到不同种类的金刚石多孔磨具样品的预测模型，并通过置信系数验证预测模型的合理性。本发明实现了对多孔磨具的渗透性能的表征以及预测。

技术研发人员：黄国钦,韩光耀,杨泽凌,谢志平,魏金权,何艺强,徐仰立,徐西鹏
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15