个人简介

冀寒松，清华大学博士后。本科、硕士毕业于中国矿业大学，获工学学士和工学硕士学位；2022年博士毕业于山东大学，获工学博士学位；博士毕业后进入清华大学机械工程系开展博士后研究工作至今。研究方向为晶体金属材料/金属基复合材料微构件/微特征的高质高效智能微细制造技术，主持国家自然科学基金青年项目1项和博士后基金面上项目1项，在国内外核心学术期刊、国际会议上发表学术论文20余篇，其中第一/通讯作者发表学术论文11篇（6篇为中科院一区TOP期刊论文），是中国机械工程学会高级会员、中国航空学会会员、中国材料研究学会会员、中国金属学会会员。

主题报告

晶体材料微切削的晶粒尺度仿真

报告摘要

晶体材料包含绝大多数的金属、合金和一大部分的陶瓷、岩石，是主要的结构与功能材料。微切削是制备晶体材料微构件/微特征的关键技术之一。由于刀具刃口、切削用量以及晶粒尺寸处于同一数量级，且材料具有显著的微结构不均匀性和力学性能各向异性，导致晶体材料微切削过程中产生“尺寸效应”和“微结构效应”等新的物理现象，使得传统宏观切削加工理论中的“锋利切削刃”假设和“均质材料”假设失效，不再适用。此外，以原子为研究尺度的分子动力学理论无法模拟完整晶粒的材料行为。

因此，本文以镍基高温合金Inconel-718为例，开展晶粒尺度下的晶体材料微切削过程仿真研究。首先，提出了考虑微构件几何要素的晶体材料微结构伪随机建模方法，能够根据真实晶粒尺度微结构信息和构件几何要素快速准确地生成任意外形微构件的晶粒尺度微结构模型。然后，开发了应变率相关的晶粒尺度微切削本构模型，建立了考虑应变率效应的晶粒尺度微切削仿真模型，能够模拟微切削过程中的应变率变化以及因此而导致的材料性能演化。

直角微切削试验结果表明，所开发晶粒尺度微切削仿真模型的单位微切削力预测误差在5%以内、表面粗糙度预测误差在10%以内，且两次运行预测的单位微切削力相对偏差在1%以内、表面粗糙度相对偏差在2%以内，表明该模型具有良好的准确性与鲁棒性。在此基础上，通过单晶、双晶、多晶直角微切削仿真，探究了工艺参数、刀具参数以及晶粒尺度微结构对晶粒尺度材料变形和去除行为的影响。本研究为晶体材料微切削过程中材料行为的深入探索提供了晶粒尺度视角和方法。