高速切削有限元模拟技术研究.pdf

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1、第27卷第3期航空学报Vol.27No.32006年5月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAMay2006文章编号!1000-6893200603-0531-05高速切削有限元模拟技术研究杨勇柯映林董辉跃浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027Finiteelementsimulationofhigh-sPeedcuttingYANGYongKEYing-linDONG~ui-yueTheStateKeyLabofFluidPoWerTransmissionandControlZheiangUniversity~angZhou310027C

2、hina摘要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中图分类号V261.2+1文献标识码AAbstractFiniteelementsimulationisaneffectivemet

3、hodtostudyhigh-speedcuttingmechanismandseveralkeyfiniteelementtechniCuesarestudiedinthispaper.LargedeformationtheoryandvirtualWorkprincipleareappliedtohigh-speedprocessthenthefiniteelementgoverningeCuationisapproachedbasedonLagrangiandescription.Orthogonalcuttingfiniteelementmodelisestablishedthro

4、ughstudyingthematerialconstitutiverelationcontactoftoolWithchipchipseparationchipfractureheatdissipationandconductionkeytech-niCues.AmethodtoconstructmaterialconstitutiverelationandapointofvieWfromenergytoexplainchipfractureareadopted.Intheendahigh-speedcuttingcaseissimulatedandthefiniteelementmod

5、elisprovedtobereasonablebyanalyZingandvalidatingsomeresultsofsimulation.Keywordshighspeedcuttingfiniteelementmodelorthogonalcuttingsimulationmaterialconstitutiverela-tionchipfracture切削加工模拟在计算机中再现工件和刀具相削过程中切屑断裂机制等这些不成熟技术环节对运动的全过程动态显示热流相变温度和应严重影响了计算机的模拟精度高速切削有限元力等分布使其突破试验等研究方式的缺陷成为模拟技术急需进一步研究和完善研究高速

6、切削机理的有效方法但是高速切削通用有限元软件DEFORM具有强大的非线包含复杂的热力机械及其耦合现象如切削过性求解能力适用于高速切削空间域和时间域并程中工件剧烈的塑性变形刀具和工件的瞬态接存的强非线性情况根据高速切削有限元模型的触切屑与工件的分离及其断裂切削热在切屑特点通过集成该软件中相关功能及相应的二次工件刀具中动态耗散与传导等都给高速切削有开发实现正交切削模拟限元模拟带来了相当大的困难J.S.StrenkoWs-本文系统研究了高速切削有限元模拟所必ki预先设置一条分离线来建模切屑和工件的分需的关键技术深入探讨至今仍不完善的材料1本构关系切屑断裂及裂纹扩展等关键技术提离Marusicha

7、ndOrtiZ使用显示积分算法和网格自适应策略对高速切削建模2Z.Yang采用出材料本构关系建立方法并应用基于能量观弹-刚性耦合有限元模型模拟高速切削过程3点的断裂标准对切屑断裂现象进行描述最前期有限元建模对刀具切屑接触切削热传导等后对高速切削实例进行模拟验证了所建立的关键技术都进行了研究但尚有部分环节研究仍有限元模型不深入尤其是大变形中的材料本构关系高速切l高速切削有限元控制方程控制方程反映变形体内部物理量与外部载荷收