制造业高端技术系列单晶硅超精密加工技术仿真

本书特色

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单晶硅作为一种典型的硬脆半导体材料，广泛应用于微电子领域。超精密加工技术可以实现硅表面的高质量加工，但加工方法需要很高的实验条件和工作成本。本书以材料力学、超精密加工等学科为理论基础，建立单晶硅超精密车削的有限元和分子动力学模型，优化切削参数以及刀具参数，解决传统研究中只能通过大量实验来确定*优工艺参数的弊端，降低实验成本，提高加工效率。
本书适合从事超精密加工技术研究的科研工作者、工程技术人员或高校教师、本科生、研究生阅读，也可以作为科普读物，加深读者对这一领域的了解。

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内容简介

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单晶硅作为一种典型的硬脆半导体材料，广泛应用于微电子领域。超精密加工技术可以实现硅表面的高质量加工，但加工方法需要很高的实验条件和工作成本。本书以材料力学、超精密加工等学科为理论基础，建立单晶硅超精密车削的有限元和分子动力学模型，优化切削参数以及刀具参数，解决传统研究中只能通过大量实验来确定*优工艺参数的弊端，降低实验成本，提高加工效率。本书适合从事超精密加工技术研究的科研工作者、工程技术人员或高校教师、本科生、研究生阅读，也可以作为科普读物，加深读者对这一领域的了解。

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目录

目 录前 言第1章 绪论………………………………………………………………………………………………………………………11.1　单晶硅超精密切削加工的发展现状……………………………………………………………………………21.1.1　单晶硅脆塑性转变机理研究的国内外现状…………………………………………………………..21.1.2　金刚石刀具的超精密加工现状…………………………………………………………………………….41.2　切削的有限元仿真发展现状………………………………………………………………………………………61.2.1　有限元软件的选择和简介……………………………………………………………………………………61.2.2　有限元超精密切削的仿真研究现状……………………………………………………………………..71.3　单晶硅超精密切削的分子动力学仿真发展现状………………………………………………………….9第2章 超精密切削有限元理论研究及模型建立………………………………………………………122.1　切削的基本理论………………………………………………………………………………………………………122.1.1　切削变形区……………………………………………………………………………………………………….122.1.2　超精密切削机理及*小切削深度……………………………………………………………………….132.2　有限元法的概述………………………………………………………………………………………………………162.3　非线性有限元基础与求解方法…………………………………………………………………………………172.3.1　非线性问题的分类…………………………………………………………………………………………….172.3.2　非线性有限元的求解方法及迭代的收敛判据……………………………………………………..212.4　Marc超精密切削的有限元建模………………………………………………………………………………..232.4.1　建立超精密切削的几何模型………………………………………………………………………………242.4.2　建立刀具和工件的材料模型………………………………………………………………………………242.4.3　建立接触摩擦模型…………………………………………………………………………………………….252.4.4　边界条件的定义………………………………………………………………………………………………..272.4.5　建立切屑的分离模型…………………………………………………………………………………………272.4.6　热机耦合…………………………………………………………………………………………………………..292.5　本章小结…………………………………………………………………………………………………………………30第3章 单晶硅二维精密切削过程的有限元仿真和结果分析…………………………………313.1　切屑形状的研究………………………………………………………………………………………………………313.1.1　切屑形成机理的研究…………………………………………………………………………………………313.1.2　刀具几何参数对切屑形状的影响……………………………………………………………………….323.1.3　切削参数对切屑形状的影响………………………………………………………………………………343.2　单晶硅精密切削中切削力的研究……………………………………………………………………………..353.2.1　切削力随时间的变化规律………………………………………………………………………………….353.2.2　刀具几何参数对切削力的影响…………………………………………………………………………..373.2.3　切削参数对切削力的影响………………………………………………………………………………….383.3　单晶硅精密切削中的应力场分析……………………………………………………………………………..383.3.1　单晶硅应力场的分布…………………………………………………………………………………………383.3.2　刀具几何参数对应力的影响………………………………………………………………………………393.3.3　切削参数对应力的影响……………………………………………………………………………………..413.4　单晶硅精密切削中的温度场分析……………………………………………………………………………..433.4.1　单晶硅超精密切削的切削温度场……………………………………………………………………….433.4.2　刀具几何参数对切削温度的影响……………………………………………………………………….453.4.3　切削参数对切削温度*大值的影响……………………………………………………………………463.5　本章小结…………………………………………………………………………………………………………………47第4章 单晶硅超精密切削实验及有限元模型的验证……………………………………………..484.1　超精密切削系统的建立……………………………………………………………………………………………484.1.1　超精密加工系统组成…………………………………………………………………………………………484.1.2　超精密加工系统原理…………………………………………………………………………………………504.2　超精密切削的实验研究……………………………………………………………………………………………504.3　本章小结…………………………………………………………………………………………………………………53第5章 单晶硅纳米加工的三维仿真…………………………………………………………………………..545.1　三维有限元建模………………………………………………………………………………………………………545.2　单晶硅晶面的选择…………………………………………………………………………………………………..575.3　单晶硅微纳结构的加工……………………………………………………………………………………………605.4　本章小结…………………………………………………………………………………………………………………63第6章 单晶硅超精密切削的分子动力学建模………………………………………………………….646.1　分子动力学仿真方法……………………………………………………………………………………………….646.1.1　分子动力学仿真的基本思想和理论……………………………………………………………………646.1.2　周期性边界条件………………………………………………………………………………………………..656.1.3　分子动力学系统的运动方程………………………………………………………………………………676.1.4　积分算法与势函数…………………………………………………………………………………………….686.1.5　系综概念…………………………………………………………………………………………………………..716.1.6　时间步长…………………………………………………………………………………………………………..736.2　分子动力学仿真步骤……………………………………………………………………………………………….746.3　仿真模型的建立………………………………………………………………………………………………………766.4　本章小结…………………………………………………………………………………………………………………77第7章 硅表面超精密切削的分子动力学仿真与分析……………………………………………..787.1　单晶硅切削过程的仿真……………………………………………………………………………………………787.1.1　仿真模拟参数设定…………………………………………………………………………………………….787.1.2　弛豫分析…………………………………………………………………………………………………………..797.2　切削物理参数分析…………………………………………………………………………………………………..807.2.1　原子间势能分析………………………………………………………………………………………………..807.2.2　切削力分析……………………………………………………………………………………………………….817.3　单晶硅纳米切削机理分析………………………………………………………………………………………..837.4　本章小结…………………………………………………………………………………………………………………84第8章 加工参数对硅表面切削过程的影响………………………………………………………………858.1　切削深度对仿真结果的影响…………………………………………………………………………………….858.2　切削速度对仿真结果的影响…………………………………………………………………………………….878.3　刀具前角对仿真结果的影响…………………………………………………………………………………….898.4　刀尖形状对仿真结果的影响…………………………………………………………………………………….928.5　本章小结…………………………………………………………………………………………………………………94参考文献…………………………………………………………………………………………………………………………..95

封面

书名:制造业高端技术系列单晶硅超精密加工技术仿真

作者:史立秋

页数:107

定价:¥69.0

出版社:机械工业出版社

出版日期:2020-05-01

ISBN:9787111650911

PDF电子书大小:130MB 高清扫描完整版