本文關(guān)鍵詞：高速切削刀—屑接觸界面摩擦建模研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,有限元仿真已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于研究金屬切削過程和切削區(qū)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度以及切削力等的分布狀況中。為了能夠更好地了解金屬切削過程中刀-屑接觸面的摩擦狀態(tài)以及不同的切削參數(shù)對(duì)切削過程的影響,需要建立一個(gè)能夠準(zhǔn)確描述金屬切削過程的摩擦模型,以便指導(dǎo)實(shí)際的加工生產(chǎn),提高刀具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量。 本文利用有限元分析軟件ABAQUS建立不采用分離線的二維正交摩擦模型,簡(jiǎn)要敘述了有限元模型中單元網(wǎng)格類型、邊界條件與約束的選擇原理,采用Johnson-Cook本構(gòu)模型對(duì)材料本構(gòu)行為進(jìn)行描述,用剪切損傷準(zhǔn)則作為材料的分離準(zhǔn)則。為了能夠?qū)Φ?屑接觸面的摩擦狀態(tài)進(jìn)行更準(zhǔn)確的定義,利用ABAQUS有限元軟件的用戶子程序接口VFRIC對(duì)刀-屑摩擦界面進(jìn)行二次開發(fā),在庫侖摩擦模型的基礎(chǔ)上,建立了粘結(jié)-滑移摩擦模型和滑移區(qū)變摩擦系數(shù)摩擦模型。 同時(shí),本論文通過高速切削實(shí)驗(yàn)獲得45鋼(AISI1045)的切屑根部試樣,研究切屑形態(tài)隨切削速度與刀具前角的變化情況,并對(duì)鋸齒狀切屑中絕熱剪切帶的形態(tài)以及切屑根部滑移線分布進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。 將實(shí)驗(yàn)獲得的切削力與摩擦模型模擬出的切削力隨著切削參數(shù)的變化情況進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明三個(gè)摩擦模型均能夠準(zhǔn)確地模擬出切削力隨切削參數(shù)的變化趨勢(shì),即隨著切削速度的提高和刀具前角的增大,切削力降低。但滑移區(qū)變摩擦系數(shù)摩擦模型模擬的準(zhǔn)確性要高于庫侖摩擦模型和粘結(jié)-滑移摩擦模型。 分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)和三個(gè)摩擦模型的刀-屑接觸長(zhǎng)度與剪切角,發(fā)現(xiàn)刀-屑接觸長(zhǎng)度隨切削速度和刀具前角的增大而降低,剪切角隨切削速度和刀具前角的增加而增大,分析結(jié)果同樣證明滑移區(qū)變摩擦系數(shù)摩擦模型對(duì)高速切削時(shí)刀-屑界面的摩擦狀態(tài)的描述更為準(zhǔn)確。對(duì)切削過程中切屑與工件內(nèi)的應(yīng)變、應(yīng)力分布進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)刀-屑接觸面上的正應(yīng)力隨切削速度和刀具前角的減小而增大,切屑內(nèi)等效塑性應(yīng)變值隨切削速度的升高而增大,而且剪切帶中的等效塑性應(yīng)變值從最大值處向四周逐漸降低,呈梯度變化。
【關(guān)鍵詞】：高速切削 摩擦模型 二次開發(fā) 刀-屑接觸面
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG501;TH117
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 高速切削概述9-11
• 1.2 刀-屑摩擦的有限元研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國(guó)外研究概況11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)的研究概況14-16
• 1.2.3 存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)16
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.1 論文研究工作16-17
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容要解決的問題17
• 1.4 課題的研究意義和應(yīng)用價(jià)值17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 2 刀-屑接觸區(qū)摩擦狀態(tài)理論分析與ABAQUS子程序二次開發(fā)19-32
• 2.1 金屬切削過程的刀-屑界面接觸特性19-23
• 2.1.1 刀-屑接觸面摩擦狀態(tài)20-21
• 2.1.2 刀-屑界面的粘結(jié)理論21-23
• 2.2 摩擦學(xué)基本理論23-25
• 2.3 ABAQUS中的摩擦定義25-27
• 2.3.1 ABAQUS中的摩擦定義25-26
• 2.3.2 ABAQUS中接觸算法26-27
• 2.4 VFRIC子程序二次開發(fā)27-31
• 2.4.1 ABAQUS子程序開發(fā)平臺(tái)27-29
• 2.4.2 摩擦模型子程序在ABAQUS中的調(diào)用方法29
• 2.4.3 子程序在運(yùn)算中的調(diào)用及計(jì)算過程29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 高速切削實(shí)驗(yàn)研究32-42
• 3.1 概述32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與相關(guān)設(shè)備32-33
• 3.3 高速切削實(shí)驗(yàn)過程33-36
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 4 高速切削過程中刀-屑接觸面摩擦模型的建立42-53
• 4.1 二維正交幾何模型的建立42-44
• 4.1.1 有限元模型建立42-43
• 4.1.2 單元網(wǎng)格類型43
• 4.1.3 邊界條件和約束43-44
• 4.2 高速切削摩擦建模中的關(guān)鍵技術(shù)44-47
• 4.2.1 材料動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)模型的確定44-46
• 4.2.2 切屑和工件的分離準(zhǔn)則46-47
• 4.3 刀-屑界面摩擦模型的確定47-52
• 4.3.1 庫侖摩擦模型49-50
• 4.3.2 粘著-滑移摩擦模型50-51
• 4.3.3 滑移區(qū)變摩擦系數(shù)摩擦模型51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 5 高速切削有限元模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析53-79
• 5.1 切削力結(jié)果與驗(yàn)證54-63
• 5.1.1 隨切削速度變化的切削力對(duì)比分析54-61
• 5.1.2 隨刀具前角變化的切削力對(duì)比分析61-63
• 5.2 刀-屑接觸長(zhǎng)度對(duì)比分析63-66
• 5.3 剪切角計(jì)算模型及對(duì)比分析66-70
• 5.4 應(yīng)力的分布及變化規(guī)律70-75
• 5.4.1 工件與切屑內(nèi)等效應(yīng)力的分布70-72
• 5.4.2 刀-屑接觸界面正應(yīng)力分析72-75
• 5.5 切屑內(nèi)等效應(yīng)變隨切削速度的變化規(guī)律75-78
• 5.6 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況86-87
• 致謝87-88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙軍,孟輝,王素玉,賈秀杰,李作麗;高速切削鋸齒狀切屑的有限元模擬[J];工具技術(shù);2005年01期

2 朱江新;陽平;;切削工藝參數(shù)對(duì)切屑形狀的影響及其有限元分析[J];工具技術(shù);2010年03期

3 呂琳;;高速切削技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2008年01期

4 楊忠良;;高速切削的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域[J];機(jī)械工程師;2010年04期

5 方剛,曾攀;切削加工過程數(shù)值模擬的研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2001年03期

6 王霄;盧樹斌;高傳玉;;高速金屬切削的摩擦分析及有限元模擬[J];潤(rùn)滑與密封;2007年01期

7 丁杰雄;崔海龍;張川東;付陸元;;面向金屬切削過程數(shù)值模擬的材料本構(gòu)方程和刀-屑摩擦特性[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2012年06期

8 付秀麗;艾興;劉戰(zhàn)強(qiáng);萬熠;;高速切削加工航空鋁合金7050-T7451剪切角模型研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2007年02期

9 唐志濤;劉戰(zhàn)強(qiáng);艾興;付秀麗;;金屬切削加工熱彈塑性大變形有限元理論及關(guān)鍵技術(shù)研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2007年06期

10 劉戰(zhàn)強(qiáng),艾興,宋世學(xué);高速切削技術(shù)的發(fā)展與展望[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2001年07期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郭建英;基于不同刀—屑摩擦模型的金屬切削過程動(dòng)力學(xué)研究[D];太原理工大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 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

2 李紅華;高速切削高溫合金有限元模擬及試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：504527