本文關(guān)鍵詞：鎳鋁基高溫材料切削加工的有限元仿真與試驗(yàn)研究

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【摘要】：高溫材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件的主要使用材料,其高效切削加工一直是待解決的難題之一。本文的研究對(duì)象為一種新型的Ni_3Al基高溫材料,該材料結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性好,高溫強(qiáng)度高,具有很好的高溫性能,是我國(guó)新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件的使用材料。本文應(yīng)用數(shù)值模擬的方法,結(jié)合理論分析與加工試驗(yàn),重點(diǎn)研究Ni_3Al基高溫材料的切削加工過(guò)程。主要研究工作如下:(1)對(duì)切削加工過(guò)程有限元仿真建模中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論和分析,介紹了一種求解Johnson-Cook材料本構(gòu)方程參數(shù)的算法,并根據(jù)此算法得到了Ni_3Al基高溫材料的JohnsonCook材料本構(gòu)方程參數(shù)。(2)通過(guò)ABAQUS有限元分析軟件,對(duì)ALE自適應(yīng)網(wǎng)格建模方法和帶有分離線的建模方法進(jìn)行了比較分析,并用后者建立了K313硬質(zhì)合金刀具正交切削Ni_3Al基高溫材料的有限元仿真模型;用K313硬質(zhì)合金刀具對(duì)Ni_3Al基高溫材料進(jìn)行正交切削試驗(yàn),采用不同的切削參數(shù),測(cè)量切削過(guò)程中的主切削力和切削溫度,并與仿真結(jié)果進(jìn)行比較,分析了兩者的差異。(3)利用Ni_3Al基高溫材料切削加工的仿真模型,研究了Ni_3Al基高溫材料切削過(guò)程中鋸齒形切屑的形成過(guò)程,分析了切削過(guò)程中主切削力的變化和切削溫度的分布情況;分析了不同切削參數(shù)對(duì)Ni_3Al基高溫材料切削加工中鋸齒形切屑形態(tài)、主切削力和切削溫度的影響,并為Ni_3Al基高溫材料切削加工中切削速度和切削深度的選擇提供了參考意見(jiàn)。
【關(guān)鍵詞】：Ni_3Al基高溫材料 切削加工 有限元仿真 鋸齒形切屑 切削力 切削溫度
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.1.1 課題研究背景13-14
• 1.1.2 課題研究意義14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 鎳基高溫合金切削加工的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 金屬切削加工過(guò)程有限元仿真的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文擬開(kāi)展的研究工作18-19
• 第二章 鎳鋁基高溫材料切削加工仿真關(guān)鍵問(wèn)題處理19-36
• 2.1 Ni_3Al基高溫材料的成分與性能19-20
• 2.2 有限元法概述20-21
• 2.3 切削加工的熱力耦合有限元分析過(guò)程21-23
• 2.3.1 切削加工有限元分析方法的基本步驟21-22
• 2.3.2 切削加工熱力耦合分析過(guò)程的理論基礎(chǔ)22-23
• 2.4 材料的非線性本構(gòu)關(guān)系23-28
• 2.4.1 材料的本構(gòu)關(guān)系模型23-24
• 2.4.2 Johnson-Cook本構(gòu)方程參數(shù)的確定方法24-25
• 2.4.3 Ni_3Al基高溫材料本構(gòu)方程的確定25-28
• 2.5 切削加工過(guò)程有限元建模的關(guān)鍵問(wèn)題處理28-35
• 2.5.1 切屑分離準(zhǔn)則28-30
• 2.5.2 摩擦模型的建立30-32
• 2.5.3 切削熱的產(chǎn)生問(wèn)題分析32-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 鎳鋁基高溫材料正交切削仿真建模與試驗(yàn)驗(yàn)證36-52
• 3.1 鎳鋁基高溫材料正交切削有限元模型建立36-41
• 3.1.1 正交切削有限元模型簡(jiǎn)化36-37
• 3.1.2 幾何模型的建立37
• 3.1.3 有限元模型基本設(shè)置37-38
• 3.1.4 刀具與工件的接觸設(shè)置38
• 3.1.5 邊界條件的設(shè)置38
• 3.1.6 不同切屑成型建模方法的對(duì)比38-41
• 3.2 鎳鋁基高溫材料正交切削試驗(yàn)41-45
• 3.2.1 正交切削試驗(yàn)系統(tǒng)41-45
• 3.2.2 正交切削試驗(yàn)方案與結(jié)果45
• 3.3 鎳鋁基高溫材料正交切削仿真模型的試驗(yàn)驗(yàn)證45-50
• 3.3.1 主切削力的仿真結(jié)果與驗(yàn)證46-47
• 3.3.2 切削溫度的仿真結(jié)果與驗(yàn)證47-49
• 3.3.3 切屑的仿真結(jié)果與驗(yàn)證49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 鎳鋁基高溫材料切削加工過(guò)程的仿真研究52-64
• 4.1 Ni_3Al基高溫材料切屑的仿真研究52-57
• 4.1.1 鋸齒形切屑的形成過(guò)程分析52-53
• 4.1.2 切削速度對(duì)鋸齒形切屑變形的影響53-55
• 4.1.3 切削深度對(duì)鋸齒形切屑變形的影響55-57
• 4.2 Ni_3Al基高溫材料主切削力的仿真研究57-59
• 4.2.1 Ni_3Al基高溫材料切削過(guò)程中主切削力分析57-58
• 4.2.2 切削速度對(duì)Ni_3Al基高溫材料主切削力的影響58-59
• 4.2.3 切削深度對(duì)Ni_3Al基高溫材料主切削力的影響59
• 4.3 Ni_3Al基高溫材料切削溫度的仿真研究59-62
• 4.3.1 Ni_3Al基高溫材料切削過(guò)程的溫度分析60-61
• 4.3.2 切削速度對(duì)Ni_3Al基高溫材料切削溫度的影響61
• 4.3.3 切削深度對(duì)Ni_3Al基高溫材料切削溫度的影響61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：871688