本文關(guān)鍵詞：金屬切削過程有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對金屬切削技術(shù)提出了更高的要求，因此更加迫切地要求獲得高效率、高精度的切削技術(shù)。在這種環(huán)境下，金屬切削的有限元仿真技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，這種低成本、更加方便直觀的仿真技術(shù)對實(shí)際的切削加工有很大的參考價(jià)值。 本文對切屑的形成過程進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上建立了二維切削力數(shù)學(xué)模型和球頭銑刀三維銑削力數(shù)學(xué)模型，并對兩種模型進(jìn)行比較，指出銑削過程可以近似地用二維模型進(jìn)行研究，從而簡化分析過程。 本文使用ANSYS/LS-DYNA軟件建立二維正交金屬切削有限元模型，刀具材料為WC硬質(zhì)合金，工件材料為45鋼，而且都看成是可變形體。工件材料使用Johnson-Cook模型，刀具為彈塑性體。用Johnson-Cook破裂準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)切屑和工件的分離，采用自適應(yīng)性網(wǎng)格劃分技術(shù)，并對沙漏現(xiàn)象進(jìn)行了控制，使用LS-PREPOST程序?qū)Ψ治龅慕Y(jié)果進(jìn)行后處理。 通過對分析的結(jié)果進(jìn)行討論，得到如下結(jié)論： 1、在小的切削速度下形成連續(xù)狀的切屑，當(dāng)切削速度增大到一定程度時(shí)會形成不連續(xù)的切屑； 2、切屑的最大塑性應(yīng)變發(fā)生在刀屑接觸區(qū)，最大等效應(yīng)力和最大等效應(yīng)力都發(fā)生在接近刀尖處，且三種等效應(yīng)力值都由主要變形區(qū)向外遞減。 3、刀具的等效應(yīng)力主要集中在刀尖和后刀面處，因此在切削過程中刀尖和后刀面首先發(fā)生磨損。 4、隨著切削速度的增大切削力也增大，當(dāng)切削速度增大到一定值時(shí)切削力減小，進(jìn)入高速切削階段；切削力隨著刀具前角的增大而減小；切削力隨著切削厚度的增大而增大。
【關(guān)鍵詞】：有限元模型 切削力 數(shù)學(xué)模型 二維模型
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TG501
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 金屬切削的有限元仿真9-10
• 1.3 研究背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀10-13
• 1.4 ANSYS/LS-DYNA13-15
• 1.4.1 簡介13
• 1.4.2 ANSYS/LS-DYNA 計(jì)算流程13-15
• 1.5 本論文研究的目的和意義15
• 1.6 本論文的主要工作15-17
• 第2章 金屬切削理論基礎(chǔ)17-34
• 2.1 切屑的形成17-20
• 2.1.1 第一變形區(qū)的剪切滑移變形18
• 2.1.2 刀-屑界面的摩擦和第二變形區(qū)18-19
• 2.1.3 第三變形區(qū)19-20
• 2.2 切削力的來源20
• 2.3 二維切削力理論模型20-26
• 2.3.1 剪切角與切屑厚度21
• 2.3.2 剪應(yīng)變的計(jì)算21-22
• 2.3.3 二維切削時(shí)的速度關(guān)系22
• 2.3.4 剪應(yīng)變速度的分析22-23
• 2.3.5 切削力的平衡力系23-26
• 2.4 球頭刀三維銑削力模型26-33
• 2.4.1 銑刀刃線幾何模型26-27
• 2.4.2 單元銑削力模型27-30
• 2.4.3 整體切削力模型30-31
• 2.4.4 切削區(qū)間31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 建立二維金屬正交切削有限元模型34-46
• 3.1 三維銑削過程的二維簡化34-35
• 3.2 建立幾何模型35-36
• 3.3 單元選擇36-37
• 3.4 材料模型37-38
• 3.5 網(wǎng)格劃分38-40
• 3.6 接觸的定義40-41
• 3.6.1 PART 的定義和接觸類型的選擇40-41
• 3.6.2 摩擦系數(shù)的計(jì)算41
• 3.7 切屑的分離準(zhǔn)則41-43
• 3.8 加載和切削速度的定義43-44
• 3.8.1 邊界條件的定義43
• 3.8.2 切削速度的加載43-44
• 3.9 求解和過程控制44-45
• 3.9.1 沙漏的控制44-45
• 3.9.2 質(zhì)量縮放45
• 3.10 本章小結(jié)45-46
• 第4章 有限元分析結(jié)果46-57
• 4.1 LS-PREPOST 后處理46-47
• 4.2 切屑形狀分析47-49
• 4.2.1 連續(xù)切屑47-48
• 4.2.4 不連續(xù)狀切屑48-49
• 4.3 切屑形成機(jī)理49-51
• 4.3.1 切屑等效塑性應(yīng)變分布49-50
• 4.3.2 切屑等效應(yīng)力分布50
• 4.3.3 切屑剪應(yīng)力分布50-51
• 4.4 刀具的應(yīng)力分布及其動(dòng)態(tài)變化51-52
• 4.4.1 刀具等效應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化過程51-52
• 4.5 切削力52-55
• 4.5.1 切削速度對切屑力的影響53-54
• 4.5.2 刀具前角對切削力的影響54-55
• 4.5.3 切削厚度對切削力的影響55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第5章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57
• 5.2 未來展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 致謝63-64
• 附錄64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：365774