本文關(guān)鍵詞：硬態(tài)切削過程的有限元仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硬態(tài)切削是指把淬硬鋼的切削加工作為半精加工或精加工的工藝方法。這種工藝方法可改變傳統(tǒng)切削—淬硬—磨削制造工序,能有效地提高生產(chǎn)率、降低能量消耗及提高加工零件的疲勞強(qiáng)度。硬態(tài)干式切削技術(shù)還是一種有利于環(huán)境保護(hù)的清潔生產(chǎn)工藝和綠色制造技術(shù)。有限元分析法是工程實(shí)際中強(qiáng)有力的數(shù)值分析方法之一,與試驗(yàn)研究相比,它具有節(jié)省時(shí)間,節(jié)省人力財(cái)力等優(yōu)點(diǎn)。本文以有限元理論為基礎(chǔ),針對(duì)硬態(tài)切削的特點(diǎn),建立了硬態(tài)切削的有限元模型。 對(duì)于切削過程的有限元模擬分析,正確的簡化模型不僅可以提高計(jì)算結(jié)果的精度,并且可以大大的減少計(jì)算的時(shí)間。本文采用平面應(yīng)變問題來處理二維硬態(tài)切削問題,極大的簡化了模型;通過把材料的機(jī)械物理性能看成溫度的函數(shù)來模擬材料的非線性問題;采用網(wǎng)格重劃分來解決接觸穿透問題,模擬切屑的形成;為了處理硬態(tài)切削過程中的幾何非線性問題,采用了更新的Lagrange 格式的增量有限元法;編制用戶子程序來實(shí)現(xiàn)有限元模型網(wǎng)格的局部細(xì)分,即保證了計(jì)算的精度,又節(jié)省了計(jì)算的資源;根據(jù)硬態(tài)切削的特點(diǎn),采用修正的庫侖摩擦模型來模擬硬態(tài)切削過程中的摩擦問題。這些建模方法對(duì)于研究硬態(tài)切削的機(jī)理有著重要的參考價(jià)值。 有限元模擬分析得到了硬態(tài)切削過程的應(yīng)力分布、溫度分布以及切屑的形成過程,通過對(duì)剪切區(qū)的測(cè)量得到了剪切角的大小。對(duì)不同速度、不同切削厚度的硬態(tài)切削過程進(jìn)行了模擬分析,結(jié)果表明:隨著切削速度的增大,切削的最高溫度值增大,當(dāng)切削速度大于220m/min 時(shí),由于金屬的軟化效應(yīng),溫度升高趨勢(shì)隨速度的增加而變緩;隨著切削厚度的增大,切削的最高溫度值增大,并且切削厚度對(duì)溫度的影響沒有切削速度的影響大。在相同的切削條件下,負(fù)倒棱切削的溫度大于圓弧刃切削的溫度,因此用圓弧刃代替負(fù)倒棱切削,可以改善刀具上的溫度分布情況。本文模擬方法可以部分的取代實(shí)驗(yàn)研究,拓展了有限元理論的應(yīng)用范圍,促進(jìn)了硬態(tài)切削機(jī)理的研究。
【關(guān)鍵詞】：硬態(tài)切削 有限元仿真 切屑形狀 PCBN 刀具
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-26
• 1.1 前言9-11
• 1.2 有限元理論和有限元軟件11-20
• 1.2.1 有限元的基本思想11-12
• 1.2.2 有限元法的發(fā)展概況12-13
• 1.2.3 有限元法的函數(shù)選擇和收斂性13-14
• 1.2.4 通用有限元軟件的特點(diǎn)14-20
• 1.3 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及存在的問題20-25
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容25-26
• 第2章 切削模型的建立26-41
• 2.1 金屬切削過程的描述26
• 2.2 有限元模型的建立26-27
• 2.3 單元類型27-32
• 2.3.1 四節(jié)點(diǎn)平面四邊形單元的特性28-31
• 2.3.2 P-S 元的罰平衡優(yōu)化31-32
• 2.4 刀具和工件的材料特性32-33
• 2.5 接觸問題33-37
• 2.5.1 接觸問題的描述方法34-35
• 2.5.2 Msc.Marc 提供的接觸算法35
• 2.5.3 接觸算法的基本流程35-37
• 2.6 接觸體的定義和運(yùn)動(dòng)描述37-40
• 2.6.1 可變形體的定義37-38
• 2.6.2 剛性接觸體的定義和運(yùn)動(dòng)描述38-40
• 2.7 本章小結(jié)40-41
• 第3章 邊界條件41-55
• 3.1 幾何非線性問題41-45
• 3.2 網(wǎng)格的細(xì)分45-50
• 3.3 模擬摩擦50-54
• 3.3.1 常用的摩擦模型50-53
• 3.3.2 金屬切削的摩擦狀況53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第4章 仿真的結(jié)果和分析55-67
• 4.1 仿真結(jié)果的提取55-61
• 4.1.1 切屑的形成過程55-56
• 4.1.2 切削應(yīng)力的分布56-58
• 4.1.3 切削應(yīng)變的分布58-59
• 4.1.4 切削溫度場(chǎng)的分布59-60
• 4.1.5 切削力的提取60-61
• 4.2 切削速度對(duì)切削溫度的影響61-63
• 4.3 切削參數(shù)及不同刀具刃口形狀對(duì)切削溫度的影響63-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-73
• 致謝73

【引證文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 覃孟揚(yáng);基于預(yù)應(yīng)力切削的加工表面殘余應(yīng)力控制研究[D];華南理工大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 簡金輝;超聲輔助硬態(tài)切削切屑形態(tài)與表面加工質(zhì)量的試驗(yàn)研究[D];河南理工大學(xué);2010年

2 張琳;導(dǎo)電加熱切削有限元模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2010年

3 胡景姝;切削用渦流管設(shè)計(jì)及風(fēng)冷卻切削試驗(yàn)與仿真[D];哈爾濱理工大學(xué);2006年

4 王振興;大型零件加工變形分析與控制[D];上海交通大學(xué);2007年

5 劉勝;鈦合金正交切削的溫度場(chǎng)和切削力仿真與試驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

6 郭超;高鉻鑄鐵切削加工過程有限元模擬仿真研究[D];中北大學(xué);2010年

7 應(yīng)正健;超硬材料車削過程的數(shù)值仿真研究[D];西華大學(xué);2012年

8 劉慶濤;鋁合金高速切削加工機(jī)理的仿真研究[D];沈陽理工大學(xué);2012年

9 王曉亮;TC4鈦合金切削溫度的研究[D];沈陽理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：硬態(tài)切削過程的有限元仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：301041