资源描述：
《基于abaqus的二维直角切削加工有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2008年第42卷№239基于ABAQUS的二维直角切削加工有限元分析庞新福杜茂华昆明理工大学摘要:运用ABAQUS有限元分析软件对二维切削加工过程中非线性、弹塑性进行了有限元分析,结合ABAQUS中材料失效准则、剪切失效、单元删除等实现了切削过程中切屑的分离,同时得出了切削过程中应力、应变、切削力的变化趋势,符合一般切削理论。关键词:有限元分析,切削加工,材料失效,应力应变FiniteElementAnalysis(FEA)andStudyonTwo2dimensionalCuttingProcessBasedonABAQUSPangXinfuDuMaohuaAbst
2、ract:ThroughapplyingtheformidablefunctionofFEAsoftwareABAQUS,thenonlinear,elasticandplasticFEAinthetwo2dimensionalcuttingprocesshasbeencarriedout.Combiningwiththematerialfailurerule,shearfailureandelementdeletioninABAQUS,thisstudyhasrealizedtheseparationofthechipincuttingprocessfromthewo
3、rk2pieceandobtainedcorrelatedchangetendencyofstress,strainandthecuttingforceinthecuttingprocess,whichisconformedtothecuttingtheory.Keywords:FEA,cuttingprocess,materialfailure,stressandstrain[4]称之为直角切削,又称正交切削。1引言自上世纪90年代以来,国外数控切削加工呈现出高速、高精、高效、优化等特点。为了获得合理优化的数控切削加工参数,基于切削加工过程的模拟仿真与优化技术,已逐步
4、取代了以切削试验和经验值为主的传统切削加工参数获取方法。随着计算机图形技术、仿真技术的不断提高,越来越多的有限元分析软件应运而生,大型通用有限图1斜角切削加工示意图元软件ABAQUS就是利用剪切失效(shearfailure)和单元删除(elementdeletion)方法作为切屑分离准则,对切削过程进行数值仿真。文章对切削过程中的切削力、应力、应变等进行了分析,所得到的结果对实际加工过程具有一定的参考价值。2二维直角切削基础图2直角切削加工示意不论刀具的构造如何复杂,就切削部分而言,都可以近似地看成是外圆车刀部分的演变,其切削加在直角切削情况下,假设切削宽度比切削厚度
5、工过程都与图1所示相似。它描述了切削的一般形大很多倍,且切屑的生成是连续的,则在垂直于刀刃态,表明了三维切削的特点:其切削刃与切削方向不各截面内的变形状态沿刀刃方向大致是相同的,称成直角、副刀刃和主刀刃同时参与切削、刀刃不是直这种状态为平面应变状态或平面塑性流动状态。因线等。这些对于被称之为具有刀具前角、后角的楔此,可以将切削加工转化为二维状态下的平面应变子的压入作用的切削本质来说是个障碍。图2描述问题进行求解。由于平面正交切削模型减少了刃倾了切削加工中的特殊情况,即刀刃与切削方向成直角、切削宽度等独立变量,简化了切削加工状态,因角,沿刀刃方向其切削厚度具有相等的特点,
6、通常被此在理论研究和实验工作中得到了广泛的应用。收稿日期:2007年7月40工具技术具的构造如何复杂,就切削部分而言,都可以近似地3ABAQUS下工件的弹塑性变形看成是外圆车刀部分的演变。根据图2正交切削模金属的切削过程是刀具与工件的相互作用过型建立如图3所示的简化模型。程,在加工过程中工件发生了弹性、塑性等变形,切削过程中弹塑性变形的有限元模拟及切屑与工件的分离和断裂成为模拟切削加工的关键技术。ABAQUS默认的塑性材料变形特性应用金属材料的经典塑性理论,采用Mise屈服面来定义各向同性屈服,金属材料的弹塑性变形行为可以简述为:在小应变时,材料性质基本为线弹性,弹性模
7、量E为常数;应力超过屈服应力(yieldstress)后,刚度会显著下降,此时材料应变应包括塑性应变(plasticstrain)和弹性应变(elasticstrain)两部分;在卸载后,图3模型简化的建立弹性应变消失,而塑性形变是不可恢复的;如果再次4.2模型的材料定义与约束加载,材料的屈服应力会提高,即所谓的加工硬化首先作三个假设:(1)工件发生平面应变;(2)刀[1](workhardening)。具为刚体;(3)刀尖锋利。工件选取一般钢材,密度因此,就材料非线性而言,切削模拟需考虑其屈3ρ为7400kg/m,弹性模量取E=160G
