高速切削有限元模拟技术研究 被引量：48

1

作者 杨勇 柯映林 董辉跃 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期531-535,共5页

有限元模拟是研究高速切削机理的有效方法,本文致力于有限元模拟所必需的关键技术研究。依据大变形理论和虚功原理对高速切削过程进行分析,建立了基于拉格朗日描述的有限元控制方程。通过研究材料动态本构关系、刀屑接触、切屑分离、切... 有限元模拟是研究高速切削机理的有效方法,本文致力于有限元模拟所必需的关键技术研究。依据大变形理论和虚功原理对高速切削过程进行分析,建立了基于拉格朗日描述的有限元控制方程。通过研究材料动态本构关系、刀屑接触、切屑分离、切屑断裂和切削热动态耗散与传导关键技术建立了正交切削有限元模型,提出材料本构关系建立方法和切屑断裂能量解释观点,最后结合实例进行高速切削模拟,并对模拟结果进行分析和验证,指出所建立的有限元模型是合理的。 展开更多

关键词 高速切削 有限元模型 正交切削模拟 材料本构关系 切屑断裂

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AZ31B镁合金的本构方程建立及切削性能分析 被引量：7

2

作者 理俊杰 轧刚 +1 位作者 王时英 张裕生 《工具技术》 2012年第4期25-27,共3页

基于Oxley提出的金属切削理论,通过外圆直角车削试验,利用Matlab软件进行数值迭代,逆向确认AZ31B镁合金Johnson-Cook(JC)本构方程的相关参数。将得到的JC模型参数利用自定义的方法导入到Advant-Edge分析软件中,通过比较试验和相同条件... 基于Oxley提出的金属切削理论,通过外圆直角车削试验,利用Matlab软件进行数值迭代,逆向确认AZ31B镁合金Johnson-Cook(JC)本构方程的相关参数。将得到的JC模型参数利用自定义的方法导入到Advant-Edge分析软件中,通过比较试验和相同条件下模拟得到的切削力,最终确定本构参数,来描述加工材料的流动应力特性,优化镁合金切削加工中刀具的几何参数。 展开更多

关键词 镁合金 直角切削试验 JC本构方程 有限元模拟

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孔洞缺陷对TC4切削加工影响的仿真研究

3

作者 史丽晨 袁嘉庚 +1 位作者 王简 刘栋 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第3期181-184,188,共5页

为研究孔洞缺陷对TC4材料切削加工的影响,使用有限元切削仿真方法对切削过程的应力应变、切屑形态和切削力特点和规律进行研究。通过热力耦合仿真、数据分析、时频分析等方法对含缺陷材料切削过程中的参数的研究,研究结果表明:位于切削... 为研究孔洞缺陷对TC4材料切削加工的影响,使用有限元切削仿真方法对切削过程的应力应变、切屑形态和切削力特点和规律进行研究。通过热力耦合仿真、数据分析、时频分析等方法对含缺陷材料切削过程中的参数的研究,研究结果表明:位于切削路径上的缺陷,在切削完后缺陷处表面出现应力集中,位于切削路径上的缺陷处表面应力值相比无缺陷时明显减大;缺陷位于表层区域时,由于缺陷导致材料内部结构变化,切屑断裂,切屑形态剧烈变化;当缺陷位于切削路径上和表层区域时,切削至缺陷处时切削力发生突变,切削状态发生失稳,并且位于表层区域的缺陷对切削力的突变影响最大;最后通过Choi-Williams时频分析对含不同位置缺陷切削仿真得到的切削力信号进行分析,观察到不同位置缺陷情况下切削力波动的时频信号,判断缺陷的位置。 展开更多

关键词 钛合金 孔洞缺陷 正交切削仿真 Choi-Williams时频分析

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涂层硬质合金刀具切削钛合金仿真研究 被引量：6

4

作者 陶真 孙剑飞 李刘合 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第11期13-16,共4页

采用Abaqus/Explicit显式有限元分析软件,通过建立不同膜厚以及不同的过渡层比例的涂层刀具,来进行正交切削TC4过程的计算机仿真。通过TC4钛合金材料的二维正交切削过程的仿真,得到并研究了切削过程中涂层刀具应力及温度的分布,同时通... 采用Abaqus/Explicit显式有限元分析软件,通过建立不同膜厚以及不同的过渡层比例的涂层刀具,来进行正交切削TC4过程的计算机仿真。通过TC4钛合金材料的二维正交切削过程的仿真,得到并研究了切削过程中涂层刀具应力及温度的分布,同时通过对比不同膜厚以及不同的过渡层比例的涂层的刀具的模拟结果,系统地分析了涂层对切削过程主切削力的影响。此外,通过对有限元仿真的结果分析,为刀具涂层厚度及过渡层比例的优化,以及之后的刀具涂层制备实验工艺提供了重要参考。 展开更多

关键词 正交切削 Abaqus 钛合金 涂层刀具 切削力 仿真

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正交切削区应力应变场的数值模拟 被引量：3

5

作者 王素玉 艾兴 +1 位作者 赵军 彭朋 《工具技术》 北大核心 2005年第11期25-28,共4页

采用弹塑性变形理论及数值模拟技术,对直角切削的变形过程进行有限元分析。建立了高速切削条件下正交切削的数值模型,模拟了切削过程中切削区应力、应变场的变化过程,为深入探讨切削机理及规律提供理论依据。

关键词 正交切削 切削应力 应变 数值模拟

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基于正交切削逆识别井下管柱的Johnson-Cook本构模型

6

作者 祝效华 周博文 +3 位作者 敬俊 叶文勇 田洋 倪宗清 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期939-950,共12页

在有限元仿真金属切削过程中,本构模型是仿真的基础,目前井下生产管柱J55油管材料的本构模型参数尚不明确,为此,提出一种基于正交切削理论逆识别油管材料Johnson-Cook(J-C)本构模型参数的方法。首先,通过准静态拉伸试验得到油管材料的应... 在有限元仿真金属切削过程中,本构模型是仿真的基础,目前井下生产管柱J55油管材料的本构模型参数尚不明确,为此,提出一种基于正交切削理论逆识别油管材料Johnson-Cook(J-C)本构模型参数的方法。首先,通过准静态拉伸试验得到油管材料的应力-应变曲线,根据曲线拟合确定J55油管的初始屈服强度A、应变硬化系数B和应变硬化因子n;其次,通过正交切削试验获得切削力以及进给力,根据正交切削试验和平行剪切区模型,计算正交切削过程主剪切区中的流动应力、应变、应变率以及切削温度,并将这些参数与计算出的A、B、n代入J-C模型中,得到多组应变率敏感性参数C以及热软化效应参数m,从而确定其约束范围;第三,采用自适应权重粒子群算法在约束范围中搜索出参数C和m的最优值,进而确定J55油管材料本构模型参数;最后,使用逆识别法得出的J-C本构模型进行有限元仿真,将仿真结果与试验结果进行了对比。研究结果表明:与试验相比,有限元仿真的切削力和进给力最大相对误差分别为14.4%和13.64%,有限元仿真模拟温度与实际测量温度的最大相对误差为10.57%,仿真模型和实际切削过程在切屑形态上表现出了一致规律,验证了逆识别方法可行性和本构模型的可靠性。 展开更多

关键词 J55油管 本构模型 逆向识别 正交切削 有限元仿真

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线型聚能切割器结构参数优化设计及应用 被引量：6

7

作者 龚文涛 刘健峰 +3 位作者 龚先乐 王志阳 朱忠亚 詹新进 《爆破器材》 CAS 2017年第6期37-42,共6页

针对钢结构目标,优化设计了一种组合式的爆炸切割装置,此装置可以实现对钢结构目标的快速高效切割。以线型聚能装药为研究对象,采用正交优化设计方法,对线型聚能切割器的药型罩壁厚、顶角、口径、炸高等主要结构参数进行优化设计,并确... 针对钢结构目标,优化设计了一种组合式的爆炸切割装置,此装置可以实现对钢结构目标的快速高效切割。以线型聚能装药为研究对象,采用正交优化设计方法,对线型聚能切割器的药型罩壁厚、顶角、口径、炸高等主要结构参数进行优化设计,并确定了最优线型聚能装药结构。采用该结构参数的线型聚能切割器,能够对典型钢结构目标进行有效切割。 展开更多

关键词 线型聚能装药 正交优化 爆炸切割 数值模拟

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正交车铣切削层几何形状的仿真与分析 被引量：5

8

作者 孙涛 秦录芳 +1 位作者 傅玉灿 侯军明 《工具技术》 2019年第3期55-58,共4页

针对现有正交车铣切削层几何形状仿真方法复杂及解析法无法明确其几何形状变化规律的问题,根据正交车铣的运动规律,结合NX 8.5软件提出了正交车铣切削层几何形状的仿真方法,并进行了试验验证和仿真分析。研究结果可为正交车铣切削力和... 针对现有正交车铣切削层几何形状仿真方法复杂及解析法无法明确其几何形状变化规律的问题,根据正交车铣的运动规律,结合NX 8.5软件提出了正交车铣切削层几何形状的仿真方法,并进行了试验验证和仿真分析。研究结果可为正交车铣切削力和加工振动的分析提供基础,并为正交车铣切削参数的优化提供指导。 展开更多

关键词 正交车铣 切削层 几何形状 仿真

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航天镁合金薄壁件的精密车削加工 被引量：4

9

作者 罗成 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第7期153-155,共3页

通过对航天镁合金薄壁零件运用Deform有限元软件进行建模分析,仿真出镁合金在切削过程中吃刀抗力的变化规律,总结出切削速度、进刀量、吃刀量对吃刀抗力的影响程度,最终找到影响吃刀抗力的主要因素,从而可以指导生产实践,正确选用切削参... 通过对航天镁合金薄壁零件运用Deform有限元软件进行建模分析,仿真出镁合金在切削过程中吃刀抗力的变化规律,总结出切削速度、进刀量、吃刀量对吃刀抗力的影响程度,最终找到影响吃刀抗力的主要因素,从而可以指导生产实践,正确选用切削参数,有效的减少吃刀抗力对零件弯曲变形的影响,尽可能的减少实际吃刀量与理论吃刀量的差值,解决长期以来零件让刀变形影响尺寸精度的难题。进行实践验证,通过对生产实践中经常遇到的薄壁镁合金零件进行正交试验,测量出零件在每次试验后外圆的实际尺寸,计算出零件的实际吃刀量,并与有限元分析的结果进行比较。 展开更多

关键词 镁合金 正交试验 切削力仿真 吃刀抗力

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基于正交试验的枞树型轮槽加工切削参数优化 被引量：4

10

作者 李嘉伟 张东民 陈剑 《工具技术》 2018年第10期98-101,共4页

基于正交试验和数值模拟分析研究枞树型轮槽半精加工过程中切削参数对刀具磨损以及切削性能的影响,提高轮槽表面质量。设计4因素3水平正交实验,采用库伦摩擦模型和Usui磨损模型建立切削加工仿真模型,对不同切削参数下的轮槽半精加工进... 基于正交试验和数值模拟分析研究枞树型轮槽半精加工过程中切削参数对刀具磨损以及切削性能的影响,提高轮槽表面质量。设计4因素3水平正交实验,采用库伦摩擦模型和Usui磨损模型建立切削加工仿真模型,对不同切削参数下的轮槽半精加工进行仿真。结果采用极差方差相结合的方式进行分析,分析结果与实际切削结果一致。研究表明:半精加工过程中各因素对刀具磨损及切削性能的影响程度不同,切削深度>进给速度>摩擦因子>旋转速度;轮槽半精加工最优组合为旋转速度为110r/min,进给速度为11mm/min,切削深度为0. 8mm,摩擦因子为0. 6。 展开更多

关键词 枞树型轮槽 正交试验 切削性能 数值模拟 汽轮机转子

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基于热力耦合仿真的CFRP直角切削机理研究 被引量：3

11

作者 齐振超 李丰辰 王二化 《工具技术》 2019年第10期36-41,共6页

直角切削是航空航天领域纤维增强复合材料CFRP加工性能分析的重要手段。通过有限元仿真的方式,考虑切削热的影响,以直角切削的表现形式模拟CFRP材料的加工过程,分别对纤维方向角为0°,45°,90°,135°的直角切削模型进... 直角切削是航空航天领域纤维增强复合材料CFRP加工性能分析的重要手段。通过有限元仿真的方式,考虑切削热的影响,以直角切削的表现形式模拟CFRP材料的加工过程,分别对纤维方向角为0°,45°,90°,135°的直角切削模型进行动态仿真分析。采用Hashin损伤准则及其损伤演化准则定义材料的失效,在模拟热力耦合切削过程时将工件单元类型选为温度—位移耦合型,输出仿真结果,使用ABAQUS软件的后处理模块处理得到不同纤维方向角的加工模型的温度云图与应力云图,对其所表现出的各向异性进行了探讨。对建立起的CFRP切削仿真结果进行分析,将切削热作为比对标准,分析切削力—切削热的关联性。 展开更多

关键词 热力耦合 CFRP 直角切削 仿真

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面向高精度机械加工的有限元分析技术研究综述 被引量：2

12

作者 杨云辉 徐连江 《电子科技》 2022年第11期98-103,共6页

为进一步优化机械制造过程中的加工精度,基于有限元的计算机模拟、分析与仿真等技术自提出以来便受到广泛的关注,取得了丰富的研究结果。有限元技术的快速普及与推广有效地提高了机械制造的加工精度,而机械制造过程的实验研究又推动了... 为进一步优化机械制造过程中的加工精度,基于有限元的计算机模拟、分析与仿真等技术自提出以来便受到广泛的关注,取得了丰富的研究结果。有限元技术的快速普及与推广有效地提高了机械制造的加工精度,而机械制造过程的实验研究又推动了有限元技术的优化与改进。文中梳理了残余应力预测和有限元分析的研究历程,总结并归纳了机械加工精度的提升策略和方法。同时还详细阐述了当前有限元分析技术的缺点及不足,提出机械加工领域中有限元技术后续研究的问题与方向。 展开更多

关键词 机械加工 有限元 加工精度 车削 磨削 正交切削 磨削仿真 砂轮建模

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正交十角环式切削力传感器设计与仿真分析 被引量：2

13

作者 王鹏 赵瑞杰 +3 位作者 王楠 杜宇波 杨帆 杨利涛 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1197-1203,共7页

为了解决传统八角环式切削力传感器灵敏度较差,无法应用于精加工中更高精度的切削力测量这一问题,设计了一种新型的正交十角环式切削力传感器。运用理论计算、有限元仿真方法分析总结了正交十角环表面应力分布规律,据此确定了应变片的... 为了解决传统八角环式切削力传感器灵敏度较差,无法应用于精加工中更高精度的切削力测量这一问题,设计了一种新型的正交十角环式切削力传感器。运用理论计算、有限元仿真方法分析总结了正交十角环表面应力分布规律,据此确定了应变片的封装位置;设计了能单独测量且抗交叉干扰的测量电路,并以主切削力测量电路为例进行了误差分析。结果表明:新型的正交十角环式切削力传感器在保持良好动态性能的基础上,主切削力、进给力的测量灵敏度较正交八角环式传感器提高了30%,吃刀抗力的测量灵敏度提高了8.3%。 展开更多

关键词 正交十角环 切削力传感器 灵敏度 固有频率 有限元仿真

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基于Marc金属正交切削过程仿真的参数化建模 被引量：1

14

作者 盛精 薛鹏 《湖北汽车工业学院学报》 2006年第4期27-30,共4页

对金属正交切削过程的仿真,方便和快捷地对刀具—工件系统进行造型是必要的。本文通过建立刀具、工件的参数化模型并选用了合适的造型方式,应用数据库技术,采用C++Builder软件完成了接口设计;给定刀具的结构尺寸、几何角度和工件的几何... 对金属正交切削过程的仿真,方便和快捷地对刀具—工件系统进行造型是必要的。本文通过建立刀具、工件的参数化模型并选用了合适的造型方式,应用数据库技术,采用C++Builder软件完成了接口设计;给定刀具的结构尺寸、几何角度和工件的几何尺寸以及刀具与工件的相对位置,即可生成二维造型的的过程文件,并在Marc软件环境中完成刀具—工件的建模。最后介绍了刀具—工件的参数化造型的关键技术及其过程。从而为正交切削过程的数值模拟奠定了基础。 展开更多

关键词 直角切削 数值模拟 建模 参数化建模

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铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过程研究 被引量：1

15

作者 吴勃 王匀 +1 位作者 王霄 蔡兰 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第4期18-20,共3页

金属切削过程涉及复杂的非线性问题,基于材料变形的弹塑性理论,建立了铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过程的三维数值模型,分析了切削区的应力分布、温度分布和切削力规律。结果显示工件上的等效应力主要分布于刀刃附近,最大等效应力则分... 金属切削过程涉及复杂的非线性问题,基于材料变形的弹塑性理论,建立了铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过程的三维数值模型,分析了切削区的应力分布、温度分布和切削力规律。结果显示工件上的等效应力主要分布于刀刃附近,最大等效应力则分布于第Ⅰ变形区;最高温度分布于第Ⅱ变形区中,切屑与刀具摩擦区离刀刃一定距离部位;切削力随切削深度的增大而线性增大。数值分析结果与试验结果一致性很好,表明金属切削过程数值分析方法在研究切削理论与材料切削工艺性能等方面意义重大。 展开更多

关键词 金属切削 正交切削 有限元法 数值分析

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对流换热对TC4合金切屑断裂的影响机制研究

16

作者 周丹 曾富洪 贾舒媛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第12期14-17,共4页

研究钛合金的切屑断裂机制有利于实现合理断屑,进而改善加工效率和加工质量。基于高速正交铣削试验,在不同切削速度和冷却条件下对TC4合金进行了高速加工,并通过显微镜对切屑锯齿化程度进行了分析,进一步结合二维切削仿真,探究了对流换... 研究钛合金的切屑断裂机制有利于实现合理断屑,进而改善加工效率和加工质量。基于高速正交铣削试验,在不同切削速度和冷却条件下对TC4合金进行了高速加工,并通过显微镜对切屑锯齿化程度进行了分析,进一步结合二维切削仿真,探究了对流换热条件对切削变形区温度和应变率的影响规律,以揭示钛合金切屑的断裂机制。研究结果表明,高切削速度和合理的冷却可以促进切屑的形态转变,提高材料去除效率;冷却液的对流换热能力越强,切削区域温度越低,切屑的锯齿化程度越明显。在高速加工过程中,采用强对流换热冷却液可以改善材料断屑。 展开更多

关键词 对流换热 钛合金 正交切削 切削仿真 切屑形态

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基于单刃单磨粒正交切削的微铣磨温度仿真 被引量：1

17

作者 巩亚东 王超 +1 位作者 范智广 谭学飞 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1005-1009,共5页

建立单刃单磨粒正交切削模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法,对微尺度铣磨复合加工进行有限元仿真,分析切削过程中的温度场分布与变化情况,以及后刀面磨粒磨削对加工温度的影响.按照热源分布位置划分温度区,分析加工过程中各温度区温度... 建立单刃单磨粒正交切削模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法,对微尺度铣磨复合加工进行有限元仿真,分析切削过程中的温度场分布与变化情况,以及后刀面磨粒磨削对加工温度的影响.按照热源分布位置划分温度区,分析加工过程中各温度区温度变化规律.通过仿真结果发现,工件加工时温度场中的最高温度出现在磨粒磨削区和毗邻刃口处两个位置;除磨粒磨削区外,微铣磨复合加工工件各温度区温度变化规律与微铣削相同;后刀面磨粒磨削作用使切削过程中工件各温度区温度升高,离磨削区越近,温升越大. 展开更多

关键词 微铣磨 正交切削 单刃单磨粒 有限元仿真 温度

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正交切削过程的刚塑性有限元算法及其实现

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作者 朱江新 李言 +1 位作者 肖继明 袁启龙 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期435-439,509,共5页

对刚塑性有限元用于正交切削分析中的切屑与基体材料分离准则、切屑与前刀面脱离判据等关键技术问题进行了系统的研究;建立了求解该问题的刚塑性有限元基本方程,给出了单元刚度矩阵和节点载荷列阵的详细算法以及金属大变形过程中网格畸... 对刚塑性有限元用于正交切削分析中的切屑与基体材料分离准则、切屑与前刀面脱离判据等关键技术问题进行了系统的研究;建立了求解该问题的刚塑性有限元基本方程,给出了单元刚度矩阵和节点载荷列阵的详细算法以及金属大变形过程中网格畸变问题的处理技术。利用自行开发的正交切削模拟计算程序,对铝合金ZL-301创削过程进行了全程模拟,计算结果与试验结果吻合。 展开更多

关键词 正交切削 刚塑性有限元 模拟算法

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变双曲圆弧齿线齿轮切削仿真及参数优化

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作者 廖奎 侯力 +1 位作者 张海燕 吴阳 《机床与液压》 北大核心 2022年第10期142-147,共6页

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)是一种将圆弧齿线运用于齿轮齿线上的新型齿轮。由于缺少专用的加工机床,导致加工时其切削参数的调整较为复杂。为解决这个问题,根据其啮合原理及加工过程,利用ABAQUS对其切削加工过程进行模拟仿真;利... 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)是一种将圆弧齿线运用于齿轮齿线上的新型齿轮。由于缺少专用的加工机床,导致加工时其切削参数的调整较为复杂。为解决这个问题,根据其啮合原理及加工过程,利用ABAQUS对其切削加工过程进行模拟仿真;利用得到的数据,根据正交试验方法建立切削力的预测模型。利用鲸鱼算法,建立以加工效率与较小切削力为目标的函数优化模型,并通过加权求和法与归一化处理将它转化为单目标函数优化模型,通过鲸鱼算法得到优化后的切削参数。结果表明:所提出的单目标函数优化模型能够很好地对切削参数进行选定优化,以得到更好的加工效果;优化后的切削参数为主轴转速n=189.3 r/min,每齿进给量f_(x)=0.046 mm,切削深度a_(p)=1.89 mm。 展开更多

关键词 鲸鱼算法 正交试验 切削仿真 回归分析

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RPFEM在正交切削分析中的应用研究

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作者 李言 朱江新 +2 位作者 肖继明 李淑娟 李鹏阳 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期311-315,共5页

针对典型的正交切削工艺过程,采用分析静态大变形过程的Lagrange描述法,建立了基于平面应变假设的正交切削过程的刚塑性有限元(RPFEM)分析模型;自行开发了模拟切削变形过程的刚塑性有限元分析程序,详细分析了正交切削变形全过程,计算出... 针对典型的正交切削工艺过程,采用分析静态大变形过程的Lagrange描述法,建立了基于平面应变假设的正交切削过程的刚塑性有限元(RPFEM)分析模型;自行开发了模拟切削变形过程的刚塑性有限元分析程序,详细分析了正交切削变形全过程,计算出了变形体内部的网格变形图和速度场、应力场和应变场的分布结果和成形力随行程(时间)的变化曲线;对切削模拟过程中相关技术问题如切屑与基体材料分离准则、切屑与前刀面脱离判据等进行了系统的探讨;在网格重新划分时,采用面积加权平均和体积加权平均相结合的算法,实现新、旧网格体系之间参数的传递;以刨削为例完成了常温条件下铝试件模拟试验,试验结果证明了数值模拟的正确性. 展开更多

关键词 正交切削 数值模拟 刚塑性有限元 切屑成形

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