本文關(guān)鍵詞：鎳基高溫合金預(yù)應(yīng)力切削過程及刀具磨損的有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鎳基高溫合金具有強(qiáng)度高、耐熱、耐腐蝕等優(yōu)異性能，日益成為航空航天領(lǐng)域的重要材料，其材料零件工作環(huán)境惡劣，工作中承受復(fù)雜的交變應(yīng)力載荷及熱載荷，針對(duì)它們易產(chǎn)生疲勞破壞等問題，，提出采用預(yù)應(yīng)力切削加工方法。預(yù)應(yīng)力切削加工方法能在切削過程中將殘余應(yīng)力控制在一定范圍內(nèi)，并且加工表面無額外的加工硬化現(xiàn)象，有利于提高零部件的承載能力，也是其他殘余應(yīng)力調(diào)整方法難以實(shí)現(xiàn)的。本文以鎳基高溫合金軸件作為研究對(duì)象，采用有限元數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)鎳基高溫合金的預(yù)應(yīng)力切削加工過程、表面殘余應(yīng)力及刀具磨損形貌進(jìn)行了研究，主要工作如下： 1、總結(jié)了預(yù)應(yīng)力切削、鎳基高溫合金切削加工和刀具磨損及切削過程中有限元模擬的國(guó)內(nèi)外研究概況。 2、回顧了有限元數(shù)值模擬的相關(guān)理論，闡述了切削模擬中的關(guān)鍵技術(shù)，采用ABAQUS/Explicit和ADVANTEDGE軟件分別建立了二維有限元切削模型，模擬了切削過程中工件的Mises應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變和切削溫度的分布特征，建立了ABAQUS中預(yù)應(yīng)力切削鎳基高溫合金的材料模型。 3、基于Usui′s磨損率模型，采用Python語言對(duì)ABAQUS后處理部分進(jìn)行二次開發(fā)，編寫了切削過程中刀具磨損量的計(jì)算程序，模擬了鎳基高溫合金加工過程中刀具磨損的變化情況。 4、建立了預(yù)應(yīng)力切削加工的三維有限元模型，模擬了鎳基高溫合金軸件預(yù)應(yīng)力切削過程，對(duì)比分析了預(yù)應(yīng)力對(duì)Mises應(yīng)力、切屑形態(tài)、切削溫度和等效塑性應(yīng)變的影響；探討了S11、S22和S33在不同預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的分布規(guī)律；研究了預(yù)應(yīng)力、切削參數(shù)和刀具材料對(duì)切削力的影響。 5、在CA6140車床上對(duì)鎳基高溫合金進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力切削實(shí)驗(yàn)，分析了刀具表面的磨損特征與形貌，得到了切削速度、背吃刀量、刀具材料和預(yù)應(yīng)力大小對(duì)刀具后刀面磨損的影響規(guī)律，并與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。 6、總結(jié)了本文的主要研究?jī)?nèi)容與不足，并對(duì)下一步研究工作進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：預(yù)應(yīng)力切削 鎳基高溫合金 有限元模擬 切屑 刀具磨損
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 鎳基高溫合金切削加工的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.1.1 鎳基高溫合金的切削加工性10
• 1.1.2 鎳基高溫合金切削加工的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 預(yù)應(yīng)力切削加工的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 預(yù)應(yīng)力切削加工工藝11-12
• 1.2.2 預(yù)應(yīng)力切削的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 金屬切削過程的有限元分析研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 金屬切削加工有限元分析研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 刀具磨損有限元模擬研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 課題來源以及本文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4.1 課題來源17
• 1.4.2 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 鎳基高溫合金切削加工的有限元模擬18-33
• 2.1 切削加工中商用有限元軟件介紹18-20
• 2.1.1 ABAQUS 軟件18-19
• 2.1.2 ADVANTEDGE 軟件19-20
• 2.2 有限元數(shù)值模擬的基本理論20-22
• 2.2.1 有限元的基本理論20-22
• 2.3 切削模擬的關(guān)鍵技術(shù)22-25
• 2.3.1 材料的本構(gòu)模型22-23
• 2.3.2 切屑分離斷裂準(zhǔn)則23
• 2.3.3 刀屑接觸與摩擦23-24
• 2.3.4 熱傳導(dǎo)分析過程24-25
• 2.4 鎳基高溫合金切削過程仿真25-32
• 2.4.1 基于 ABAQUS 的二維有限元模型的建立25-26
• 2.4.2 基于 ADVANTEDGE 的有限元模型26-27
• 2.4.3 ABAQUS 切削仿真過程27-30
• 2.4.4 仿真結(jié)果對(duì)比30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 預(yù)應(yīng)力切削鎳基高溫合金有限元模擬33-54
• 3.1 鎳基高溫合金預(yù)應(yīng)力切削過程的三維有限分析33-40
• 3.1.1 三維金屬切削力學(xué)33-34
• 3.1.2 預(yù)應(yīng)力切削的三維有限元模型34-35
• 3.1.3 切削模擬結(jié)果分析35-40
• 3.2 鎳基高溫合金切削加工刀具磨損分析40-51
• 3.2.1 刀具磨損預(yù)測(cè)40-41
• 3.2.2 刀具磨損計(jì)算過程41-42
• 3.2.3 ABAQUS 二次開發(fā)42
• 3.2.4 刀具表面溫度42-44
• 3.2.5 相對(duì)滑動(dòng)速度44-45
• 3.2.6 刀具表面節(jié)點(diǎn)應(yīng)力45-46
• 3.2.7 刀具磨損率的計(jì)算46-47
• 3.2.8 刀具前、后刀面節(jié)點(diǎn)位移的計(jì)算47-50
• 3.2.9 刀具幾何形狀的更新50
• 3.2.10 刀具磨損幾何形貌50-51
• 3.3 鎳基高溫合金預(yù)應(yīng)力切削刀具磨損的三維有限元分析51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第4章 預(yù)應(yīng)力切削鎳基高溫合金實(shí)驗(yàn)研究54-67
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備54-56
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)方案54
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備54-56
• 4.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-61
• 4.2.1 切削力分析56-57
• 4.2.2 切屑形態(tài)的研究57-59
• 4.2.3 殘余應(yīng)力的研究59-61
• 4.3 預(yù)應(yīng)力切削鎳基高溫合金時(shí)刀具磨損形貌61-64
• 4.3.1 硬質(zhì)合金刀具切削鎳基高溫合金61
• 4.3.2 CBN 刀具切削鎳基高溫合金61-62
• 4.3.3 Sialon 陶瓷刀具切削鎳基高溫合金62-64
• 4.4 刀具后刀面磨損分析64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 攻讀學(xué)位期間所取得的成果及參與的項(xiàng)目74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：400490