基于有限元方法的磨料流加工数值模拟.pdf

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1、《电加工与模具》2011年第3期设计·研究基于有限元方法的磨料流加工数值模拟赵培锋，轧刚(太原理工大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：利用Fluent软件对磨料流加工过程中流体磨料的流动形态进行了数值模拟分析，得到了流体磨料在圆孔类工件内沿孔道壁面的压力分布和沿径向的速度分布；并通过改变流体磨料的加工压力，得到工件进出口压力差与工件内流体磨料流速的变化规律。又通过模拟结果与实验结果对比，表明应用Fluent软件预测工件进出口压力差模拟计算的可行性，为磨料流加工的机理分析和理论研究提供了方法依据。关键词：磨料流加工；假塑性流体；数值模拟；压力分布

2、中图分类号：TG669文献标识码：A文章编号：1009—279X(2011)03—0042—03NumericalSimulationofAbrasiveFlowMachiningBasedontheFiniteElementMethodZhaoPeifeng，YaGang(TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：ThroughthesoftwareFluent，theabrasiveflowshapeduringabrasiveflowmachining(AFM)issimu

3、lated，thepressuredistributionalongthewallandthevelocitydistributionalongradialdirectionoffluidabrasiveinholeofworkpiecearegained；andbychangingprocessingpressureofabra—sive，thechangingregularityofthepressuredifferencebetweentheimportandexportofworkpieceandthevelocityofabrasiveisfo

4、und．Thenbycomparingsimulationresultwithexperimentalresult，itisprovedthatthepredictionforpressuredifferencebetweentheimportandexportofworkpieceisfea—sibilityappliedfluentsimulation．Thestudycanprovidemethodgistforthemechanismanalysisandtheoreticalstudyoftheabrasiveflowmachining．Key

5、words：abrasiveflowmachining；pseudoplasticfluid；numericalsimulation；pressuredistribution磨料流加工又称挤压珩磨，是利用一种半固体的发展，实现磨料流加工过程的数值化模拟已成为状的高分子载体与均匀悬浮于其中的磨粒形成的粘可能。Fluent软件因其能针对各种复杂流动的物理弹性磨料，在挤压珩磨机的挤压作用下，使磨料在被现象，采用不同的离散格式和数值方法，来解决各领加工零件表面进行往复运动，对零件的各种型腔、交域内的复杂流动计算问题和模拟流动、传热等物理叉孔和边棱进行研磨抛光、倒

6、圆角和去毛刺的一种现象，故在流体建模中被广泛采用-3J。本文借助新型工艺。目前已广泛应用于生产实践，如宇航及Fluent软件，以常见的圆孔类零件为研究，对磨料流兵器工业、纺织、医疗、精密齿轮、轴承、模具制造等加工进行了二维有限元模拟。通过对加工过程中流行业。体磨料流动形态的分析，得到圆孔工件内沿孔道壁由于影响磨料流加工效果的因素较多，目前对面压力的分布规律及工作压力变化对工件进出VI压磨料流加工的研究仍以定性分析研究为主，材料去力差和工件内流体磨料速度的影响。除机理还不十分清楚。随着计算机与计算流体动力1磨料流流动形态分析收稿日期：2011一O1—29磨

7、料流加工所使用的流体磨料的内部存在粘滞第一作者简介：赵培锋，男，1986年生，硕士研究生。力，同时在加工工件表面具有摩擦力，所以流体磨料一42一设计·研究《电加工与模具》2011年第3期沿工件通道流动时会引起压力降和速度差。为液压系统的工作压力，在模拟时必须将这个压力根据流变学原理，汤勇等建立了磨料流加转换为料缸中磨料的工作压力作为进口压力条件。工时流体磨料流动形态的数学模型，确定了流体磨压力之间的转化公式如下：料在工件孔道内的平均流度与工件进出口压力差之P：(Do／D。)P。(1)间的关系，并得出流体磨料在工件孔道内的流动形式中：P为料缸内磨料的工作压

8、力，即进口压力态呈抛物形活塞状态。抛物形活塞状的程度与流体PIIet；D0为推料