本文關(guān)鍵詞：C45鋼介觀尺度車削仿真與試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在介觀尺度切削過程中,隨著進給量不斷減小到與晶粒尺寸和刀具鈍圓半徑同一數(shù)量級,切削過程往往在晶粒和晶界處進行。熱軋態(tài)C45鋼主要包含珠光體和鐵素體兩種金相,適用于基于微觀組織形貌的仿真建模。本文針對傳統(tǒng)的宏觀切削中連續(xù)介質(zhì)力學(xué)應(yīng)用在介觀尺度下建模仿真的局限性,系統(tǒng)的研究了在介觀尺度下多相模型的建模方法。結(jié)合對熱軋狀態(tài)C45鋼的金相組織分析結(jié)果,在介觀尺度下建立了多個仿真模型,并通過準直角自由切削試驗驗證了仿真的可靠性,并結(jié)合切削理論分別從切削力、應(yīng)力場、應(yīng)變場和溫度場對仿真結(jié)果進行了分析,同時也對試驗結(jié)果進行了切削力分析。本文完成了介觀尺度切削仿真中多相模型建模方法的研究,具體的研究內(nèi)容如下:1.針對有限元仿真的關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述,并運用到后續(xù)有限元建模中;對熱軋態(tài)C45鋼進行了金相組織分析,基于對C45鋼微觀組織分析,建立了包括等效均質(zhì)模型、多相模型(矩形晶粒、Voronoi晶粒、真實晶粒)在內(nèi)的幾何模型,并對幾何建模過程中存在的問題進行了說明。2.介紹了有限元模型的建立過程,并對材料本構(gòu)模型的建立、切屑分離準則的選取、刀屑摩擦模型的選擇和網(wǎng)格劃分技術(shù)作了說明,結(jié)合前文建立的幾何模型,建立了五組模型,包括等效均質(zhì)模型(Model I),不帶刀具鈍圓半徑的矩形晶粒模型(Model II),帶刀具鈍圓半徑的矩形晶粒模型(Model III),帶刀具鈍圓半徑的Voronoi晶粒模型(Model IV),帶刀具鈍圓半徑的真實晶粒模型(Model V),對比五組模型,用于研究刀具鈍圓半徑、材料微觀組織及晶粒形狀對切削力的影響。3.為了進行仿真驗證,進行了準直角自由切削試驗,確定了切削力測量方案、積屑瘤觀察法方案、切屑觀察方案等,將單因素試驗的切削力、切屑等進行分析研究,著重對進給量和切削速度對切削力的影響以及對切屑形貌的影響進行了研究,并通過仿真的切削力和試驗中獲得切削力進行對比,對有限元仿真結(jié)果進行驗證。4.通過對比五組模型,對刀具鈍圓半徑、材料微觀組織、晶粒形狀對切削力的影響進行了深入研究;結(jié)合仿真結(jié)果,對五組模型的應(yīng)力場進行分析;結(jié)合仿真結(jié)果,分析切削過程中的切削熱,并與宏觀切削中的溫度場進行對比。
【關(guān)鍵詞】：C45 介觀尺度 有限元仿真 微觀組織 多相模型
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG51
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究的背景和意義11-16
• 1.1.1 介觀尺度切削加工概述12-13
• 1.1.2 介觀尺度切削技術(shù)特點13-14
• 1.1.3 有限元仿真概述14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢16-21
• 1.2.1 金屬切削仿真國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 多相有限元仿真國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 主要研究內(nèi)容與框架21-23
• 1.3.1 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 1.3.2 本文的研究框架22-23
• 第2章 介觀尺度切削過程有限元仿真23-49
• 2.1 引言23
• 2.2 有限元仿真基礎(chǔ)及關(guān)鍵技術(shù)23-30
• 2.2.1 彈塑性有限元仿真基礎(chǔ)23-25
• 2.2.2 材料本構(gòu)模型建立25-27
• 2.2.3 網(wǎng)格劃分技術(shù)27
• 2.2.4 切屑分離準則27-28
• 2.2.5 失效準則28-30
• 2.3 多相幾何模型的建立30-38
• 2.3.1 C45金相組織分析31-33
• 2.3.2 矩形晶粒幾何模型建立33-34
• 2.3.3 Voronoi晶粒幾何模型建立34-36
• 2.3.4 真實晶粒幾何模型建立36-38
• 2.4 介觀尺度車削仿真建模38-46
• 2.4.1 模型建立的理論基礎(chǔ)38-39
• 2.4.2 模型建立的一般過程39-40
• 2.4.3 本構(gòu)關(guān)系模型及失效準則40-41
• 2.4.4 網(wǎng)格劃分技術(shù)41-45
• 2.4.5 摩擦模型及邊界條件45-46
• 2.5 有限元模型對比46-48
• 2.6 本章小結(jié)48-49
• 第3章 準直角自由切削試驗驗證49-61
• 3.1 引言49-50
• 3.2 準直角自由切削試驗50-54
• 3.2.1 試驗用工件及刀具50-51
• 3.2.2 切削力的測量51-52
• 3.2.3 積屑瘤觀察方案及結(jié)果52
• 3.2.4 切屑形貌觀察方案52-53
• 3.2.5 試驗參數(shù)53-54
• 3.3 切削力測量結(jié)果及分析54-57
• 3.3.1 進給量對切削速度的影響55-56
• 3.3.2 切削速度對切削力的影響56-57
• 3.4 切屑形貌分析57-58
• 3.5 仿真模型驗證58-59
• 3.6 本章小結(jié)59-61
• 第4章 有限元仿真結(jié)果分析61-75
• 4.1 引言61
• 4.2 切削力仿真結(jié)果分析61-67
• 4.2.1 刀具鈍圓半徑對切削力的影響63-64
• 4.2.2 材料微觀組織對切削力的影響64-65
• 4.2.3 晶粒形狀對切削力的影響65-67
• 4.3 應(yīng)力場仿真結(jié)果分析67-69
• 4.4 溫度場仿真結(jié)果分析69-73
• 4.4.1 切削熱產(chǎn)生機理分析70-71
• 4.4.2 切削熱仿真結(jié)果分析71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 總結(jié)和展望75-77
• 研究總結(jié)75-76
• 課題展望76-77
• 參考文獻77-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單83-85
• 致謝85

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 李紅濤;來新民;李成鋒;倪軍;林忠欽;;介觀尺度微型銑床開發(fā)及性能試驗[J];機械工程學(xué)報;2006年11期

2 李紅濤;來新民;李成鋒;倪軍;林忠欽;;介觀尺度微型銑床動力學(xué)性能試驗[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2008年07期

3 肖納敏,岳珠峰,蘭勇軍,佟銘明,李殿中;介觀尺度上熱變形奧氏體儲存能演化的計算機模擬[J];金屬學(xué)報;2005年05期

4 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐可為;楊吉軍;劉明霞;劉波;張洋;胡永鋒;;納米薄膜的介觀尺度性能的實驗表征[A];TFC'07全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李紅濤;介觀尺度材料力學(xué)性能建模及微銑削工藝優(yōu)化研究[D];上海交通大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 商滕義;C45鋼介觀尺度車削仿真與試驗研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 張益川;介觀尺度鈦合金TC4材料切削響應(yīng)行為建模與仿真研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 余璐云;介觀尺度切削誤差傳遞與加工精度控制研究[D];北京理工大學(xué);2015年

4 宋旭;基于MSG理論的Al7075介觀尺度切削的仿真與試驗研究[D];北京理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：C45鋼介觀尺度車削仿真與試驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：341396