基于ABAQUS镍基高温合金锯齿形切屑形成过程的有限元模拟.pdf

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1、cAD／cAE／cAPP／cAM现代制造工程(ModemManufactuIingEn舀neering)2016年第6期基于ABAQUS镍基高温合金锯齿形切屑形成过程的有限元模拟程职玲，李嫂，周锡宝，贾乾忠(大连理工大学机械工程学院，大连116024)摘要：为了研究和预测镍基高温合金切削加工中锯齿形切屑形成过程，利用有限元分析软件ABAQus建立了正交切削的有限元模型。该模型采用修正的Johnson—cook非线性热黏塑性本构模型、剪切失效切屑断裂准则和粘结一滑移混合摩擦模型等关键技术，并通过模拟与试验的对比分析，验证了其准确性。模拟及分析结果表明，锯齿形

2、切屑形成过程包括窄带状第一变形区的形成和集中剪切滑移带的形成两个阶段，突变性剪切失稳是锯齿形切屑形成的诱因。关键词：有限元模拟；锯齿形切屑；形成过程；镍基高温合金；本构模型中图分类号：TG501．1文献标志码：A文章编号：167l—-3133(2016)06—册99—05DOI：10．16731／j．cnki．167l一3133．2016．06．020FiIliteelementsimIllationabouttheserrated-cmpformationprocess0fNi-basesuperalloyba辩donABAQUSChengzhiling

3、，LiMan，zhouXibao，JiaQiaIlzhong(SchoolofMechanicalEn舀neering，DahanUniversit)rofTechnolog)r，Dalian116024，Liaoning，ChirIa)Abstract：Inordertostudyandpredictt}lefo珊abonpmcessoftheserratedchjpinNi-b脑esuperalloycutting，afiniteelementmodelofo血ogonalcuttingwasconstructedusingthe6niteelemen

4、ta11alysiss胡wareABAQUS．soInekeytechnolo舀essuchastheⅡ州ifiedJohnson·Cookvisco—plasticconstitutivemodel，theseparationcriterionof山echipd￡Lmagedinshearing觚dtlle8tick—ing—slidingmixed衔ctionmodelwereadopted．Theaccuracyofthe6nileelementmodelw酗verifiedtIlmughtllecon嘧t锄alysisofsimulationand

5、expe—ment．TheresultsshowthatthefonnationpmcessofseⅡatedchipiscomposedoftwoph踞es，whicharethefo珊ationprocesses0fnarrowstripoftheprimarydefonrIationzoneandshearlocalizaIionband．Inaddi“on，thefo珊ationin—ducementofsemtedchipismutationalshearinsta坟lity．K

6、eywords：矗Iliteelementsimulation；s

7、erratedchip；fo瑚ationprocess；ni-basesupe阳uoy；constitutivemodel0引言镍基高温合金GH4169广泛应用于航空、航天和造船等热端部件领域，它具有优异的高温强度和断裂韧性，良好的抗氧化、抗热腐蚀和抗疲劳性能¨J。但由于其导热性差，所以在高速切削加工过程中易发生绝热剪切现象，形成锯齿形切屑。锯齿形切屑不仅会导致切削过程中切削力的高频波动，而且还会加剧刀具的磨损和破损，从而降低刀具寿命，造成工件已加工表面质量的恶化，因此研究锯齿形切屑的形成过程，有助于优化切削工艺，提高切削加工效率，减少刀具磨损或破损，提高

8、刀具寿命，保证工件表面加工质量。由于锯齿形切屑中单节切屑的形成过程非常短暂，难以采用传统方法对其进行实时分析。利用有限元模拟的方法对其进行研究分析是人们创新的尝试，通过这种方法有望从理论上揭示锯齿形切屑形成的真正原因。锯齿形切屑形成过程的研究是对这种切屑变形进行机理解释和理论分析的重要基础，目前很多学者通过试验的方法对锯齿形切屑形成过程进行了深入研究‘2圳。文献[5]通过研究Ti6A14V的切屑形成过程，提出了基于绝热剪切机理的锯齿形切屑形成二阶段模型，文献[5]认为第一阶段是锯齿节块完成能量积累，第二阶段是锯齿节块沿集中剪切带滑出。本文利用通用有限元分析

9、软件ABAQuS建立了992016年第6期现代制造工程(Modem