单晶硅超精密加工技术仿真

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最优工艺参数的弊端，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。

前言
第1章 绪论
1.1 单晶硅超精密切削加工的发展现状
1.1.1 单晶硅脆塑性转变机理研究的国内外现状
1.1.2 金刚石刀具的超精密加工现状
1.2 切削的有限元仿真发展现状
1.2.1 有限元软件的选择和简介
1.2.2 有限元超精密切削的仿真研究现状
1.3 单晶硅超精密切削的分子动力学仿真发展现状
第2章 超精密切削有限元理论研究及模型建立
2.1 切削的基本理论
2.1.1 切削变形区
2.1.2 超精密切削机理及最小切削深度
2.2 有限元法的概述
2.3 非线性有限元基础与求解方法
2.3.1 非线性问题的分类
2.3.2 非线性有限元的求解方法及迭代的收敛判据
2.4 Marc超精密切削的有限元建模
2.4.1 建立超精密切削的几何模型
2.4.2 建立刀具和工件的材料模型
2.4.3 建立接触摩擦模型
2.4.4 边界条件的定义
2.4.5 建立切屑的分离模型
2.4.6 热机耦合
2.5 本章小结
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
3.1 切屑形状的研究
3.1.1 切屑形成机理的研究
3.1.2 刀具几何参数对切屑形状的影响
3.1.3 切削参数对切屑形状的影响
3.2 单晶硅精密切削中切削力的研究
3.2.1 切削力随时间的变化规律
3.2.2 刀具几何参数对切削力的影响
3.2.3 切削参数对切削力的影响
3.3 单晶硅精密切削中的应力场分析
3.3.1 单晶硅应力场的分布
3.3.2 刀具几何参数对应力的影响
3.3.3 切削参数对应力的影响
3.4 单晶硅精密切削中的温度场分析
3.4.1 单晶硅超精密切削的切削温度场
3.4.2 刀具几何参数对切削温度的影响
3.4.3 切削参数对切削温度最大值的影响
3.5 本章小结
第4章 单晶硅超精密切削实验及有限元模型的验证
4.1 超精密切削系统的建立
4.1.1 超精密加工系统组成
4.1.2 超精密加工系统原理
4.2 超精密切削的实验研究
4.3 本章小结
第5章 单晶硅纳米加工的三维仿真
5.1 三维有限元建模
5.2 单晶硅晶面的选择
5.3 单晶硅微纳结构的加工
5.4 本章小结
第6章 单晶硅超精密切削的分子动力学建模
6.1 分子动力学仿真方法
6.1.1 分子动力学仿真的基本思想和理论
6.1.2 周期性边界条件
6.1.3 分子动力学系统的运动方程
6.1.4 积分算法与势函数
6.1.5 系综概念
6.1.6 时间步长
6.2 分子动力学仿真步骤
6.3 仿真模型的建立
6.4 本章小结
第7章 硅表面超精密切削的分子动力学仿真与分析
7.1 单晶硅切削过程的仿真
7.1.1 仿真模拟参数设定
7.1.2 弛豫分析
7.2 切削物理参数分析
7.2.1 原子间势能分析
7.2.2 切削力分析
7.3 单晶硅纳米切削机理分析
7.4 本章小结
第8章 加工参数对硅表面切削过程的影响
8.1 切削深度对仿真结果的影响
8.2 切削速度对仿真结果的影响
8.3 刀具前角对仿真结果的影响
8.4 刀尖形状对仿真结果的影响
8.5 本章小结
参考文献