基于SPH方法的磨削机理仿真研究.pdf

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1、基于SPH方法的磨削机理仿真研究徐士龙林建中杨玉廷(上海理工大学机械工程学院，上海200090)摘要：采用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗粒磨粒磨削过程进行了数值仿真。从工件材料的应力分布和变形情况以及切屑的形成情况对不同磨削深度和磨粒负前角下的仿真结果进行了分析。结果显示：基于SPH法的磨削仿真可以很好地解释磨削过程中工件材料的弹塑性变形行为和切屑的形成情况；在磨削过程中存在着一个刚好产生切屑的临界磨削深度；仿真中不同磨削深度下比磨削能的变化与磨削过程中的尺寸效应现象一致：随着磨粒负前角的增大，挤

2、压作用增强而切削作用减弱，磨粒的挤压作用对工件表面质量具有重要影响。关键词：比磨削能单颗粒磨粒光滑流体动力学法负前角中图分类号：TG580．1文献标识码：ASimulationstudyofgrindingmechanismbasedonSPHXUShilong，LINJianzhong，YANGYuting(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200090，CHN)Abstr

3、act：Inordertoinvestigatethemechanismofgrinding，aSPH(smoothedparticlehydrodynamics)methodisusedforsingleabrasivegraingrindingsimulation．Thesimulationofdifferentgrindingdepthandnega—tiverakeangleofabrasivegrainareanalyzedaccordingtothestressanddeformationo

4、fworkpiecemate—rial，andgrindingchipformationmechanism．Theresultsshowthat：theSPHmethodforgrindingsimu—lationcanwellexplainthebehaviorofelasticandplasticdeformationofworkpiecematerial，andthemechanismofchipformation．Thereisacriticalgrindingdepththatcanjustp

5、roducechips．Thespecificgrindingenergyondifferentgrindingdepthinthesimulationcanaccordwiththesizeeffectofgrinding．Withtheincreaseofnegativerakeangleofabrasivegrain，theinfluenceofextrusionisincreasingandtheinfluenceofcuttingisdecreasing．Theinfluenceofextru

6、sionisimportantforthequalityofpartstir·face．Keywords：SpecificGrindingEnergy；SingleAbrasiveGrain；SmoothedParticleHydrodynamics；NegativeRakeAngle随着各类高新技术产品对加工精度的要求越来越此存在着较多困难。目前，已有很多学者通过有限元高，精密及超精密加工技术迅速发展。高精密加工技模拟仿真的方法对磨削机理进行了研究，然而基于网术作为先进制造技术领域的前沿课题，对国防、

7、航空航格的有限元法在模拟磨削过程中常常遇到以下难题：天、核能以及国民经济各高新技术领域中精密零件的网格由于大变形产生畸变而终止模拟、切屑分离准则研制具有重要意义。磨削是目前应用最为广泛的高精较难准确的定义、刀具与工件之间的摩擦较难处理。密加工工艺之一，通常被用于零件加工的最后一道工SPH(SmoothedParticleHydrodynamics)法——光滑粒序，所以研究磨削机理以提高生产效率及零件加工质子流体动力学法，是一种无网格粒子法，近年来受到了量显得十分重要。对磨削机理的研究往往是通过磨削人们的

8、广泛关注。光滑粒子法是一种纯Lagrange无网实验，但是磨削实验的代价高，实验条件要求复杂，因格算法，通过具有一定质量的粒子离散计算域，粒子本国家重大科技专项(2011ZX04004—051)