JC本构模型对7050铝合金二维切削仿真影响的研究

为了探究JC本构模型参数对切削仿真的影响规律,利用ABAQUS有限元软件建立7050-T7451铝合金的二维直角切削模型,并采用控制变量法及正交试验法研究了JC本构模型参数对主切削力的影响。结果表明:随着应变硬化指数n的增大,主切削力先下降后增大,而随着其他几个参数(A、B、m、C)的增大,主切削力则呈增大趋势; 5个材料参数中热敏感性m对主切削力的影响最显著,而应变硬化指数n对主切削力的影响最小。该结果可为材料的本构模型和切削力研究提供具有一定指导意义的理论参考。     

基于J-C本构模型的7050铝合金二维切削仿真

采用准确的材料本构模型是建立正确的有限元仿真模型的关键,为了获得面向金属切削加工过程有限元仿真中的J-C本构模型参数,以7050-T7451铝合金为例,对比分析了文献中典型的十二组J-C本构模型参数,利用通用有限元仿真软件ABAQUS进行二维直角切削仿真,并将仿真结果和实验值进行了比较分析,以切削力和切屑厚度为衡量标准推选出了一组最优的7050铝合金J-C本构模型参数,为7050铝合金切削研究中材料本构模型参数的选择提供参考。     

基于正交切削的铝合金切削力理论计算方法

基于传统正交切削力学模型,采用Johnson-Cook材料本构和失效模型,建立同时考虑前刀面和后刀面双摩擦因素的切削力理论计算模型。采用双摩擦切削力模型模拟7050航空铝合金切削力的计算,获得了与试验结果非常吻合的切削力理论计算值。用本文模型计算了不同Johnson-Cook材料本构参数下的切削力,获得了与文献仿真值非常一致的结果。双摩擦切削力模型引入的后刀面摩擦分量,在航空铝合金切削仿真中,占主切削力的比重较少(约占12.5%),但不可忽略。     

基于改进温度模型的300M钢本构方程参数识别

为了提高通过切削实验获取材料本构方程参数的精度,提出了将基于移动热源理论的温度分布模型沿剪切面积分计算剪切区平均温度的方法,结合不等距剪切区模型求得等效应变和应变率,建立了材料Johnson-Cook(J-C)本构方程参数的求解模型。根据切削实验获取的切削力和切屑厚度数据并采用遗传算法求得了300M钢J-C本构方程参数。与AdvantEdge FEM软件自带的300M钢本构模型相比,用所求模型参数仿真得到的主切削力、进给力和切屑厚度的精度有显著提高,验证了所建本构方程参数求解模型的有效性。     

CFRP/Al叠层材料二维正交切削过程数值仿真

由于CFRP与Al合金材料之间的差异性,对其构成的叠层材料的加工带来巨大挑战,同时由于实验研究的高成本、时间消耗以及计算机技术的高速发展,数值仿真成为研究切削过程的有力方法。将三维钻削过程简化为由不同的本构模型和损伤准则建立的2D正交切削宏观有限元模型,研究了切削顺序、进给速度、刀具前角对45°纤维角CFRP/Al合金叠层材料切削力和CFRP切削损伤的影响。仿真结果表明:CFRP→Al切削顺序优于Al→CFRP切削顺序。进给速度对切削过程中切削力和切削损伤的影响高于刀具前角。当刀具前角大于5°时,增大刀具前角对45°单向CFRP的切削力和加工后表面损伤影响不显著。     

高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力一应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson--Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。     

高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力-应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson-Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。
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AZ31B镁合金的本构方程建立及切削性能分析

基于Oxley提出的金属切削理论,通过外圆直角车削试验,利用Matlab软件进行数值迭代,逆向确认AZ31B镁合金Johnson-Cook(JC)本构方程的相关参数。将得到的JC模型参数利用自定义的方法导入到Advant-Edge分析软件中,通过比较试验和相同条件下模拟得到的切削力,最终确定本构参数,来描述加工材料的流动应力特性,优化镁合金切削加工中刀具的几何参数。     

高应变率下材料本构模型建模及其在插齿切削力预测中的应用

插齿是加工齿轮的重要工艺方法,插削力是制定插齿加工工艺的重要依据。为获得插齿过程中的工件材料属性,采用霍普金森压杆试验,获得工件材料高应变(10~2~10~4s~(-1))下的Johnson-Cook(J-C)本构模型。基于工件材料本构模型,通过有限元模拟插齿过程,获得插齿切削力。采用刨削模拟插齿切削,对插齿切削力进行了实测试验。通过对比分析插齿切削力、模拟与试验结果,验证了本构模型和有限元模型及模拟结果的正确性,进而通过有限元数值模拟分析了刀具几何参数和切削参数对切削力的影响规律。文中建立的材料本构模型和插齿切削有限元模型可较准确地预测插齿切削力。     

医用Ti-xNb-2Fe合金铣削修正本构模型及其仿真研究

当前,医用Ti-xNb-2Fe合金应用越来越广泛,但要想获得较高精度的表面质量,仍需后续精加工.针对Ti-xNb-2Fe合金建立仿真工艺流程,构建了考虑应变、应变率和温度对流动应力影响的修正Johnson Cook(J-C)本构模型,提出一种基于医用Ti-xNb-2Fe合金的切削物理量预测方法.首先,使用物理性能计算软件JMatPro获得Ti-xNb-2Fe合金发生相变时应力-应变曲线分布的基础数据,利用变量分离法拟合出修正的J-C模型参数.然后,以AdvantEdge FEM有限元软件为平台,通过Fortran编译器将包含相变的流变应力模型输入至软件系统.最后,对采用J-C模型和修正J-C模型仿真时的切削力、切削温度和表面粗糙度数据与物理试验结果进行对比.研究结果表明:本构方程参数A、B值分别随微量元素Nb含量上升而减小了 21％、27％,采用修正模型进行有限元仿真的切削力、切削温度和表面粗糙度与物理试验结果的误差均值分别在25％、19％和30％以内.通过以上物理量的对比和验证可知,该模型能够为医用Ti-xNb-2Fe合金后续精加工提供工艺参数优化,并为推广至其他医用合金材料的精加工提供借鉴.     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬间把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统（包括机构、结构）的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地说明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公司以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统（包括机构、结构）的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

RV减速器针摆传动啮合特性分析

在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。     

车辆主要噪声源识别方法的研究

描述了车辆车外主要噪声源的两种常用识别方法即声强法和声压法,给出了小客车车外噪声源的声强法和声压法的对比识别结果。这两种方法对比识别结果表明：在声源愈单一的情况下,声强法与声压法识别结果的相差愈小;在声源愈复杂的情况下,声强法与声压法识别结果相差愈大。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

非负二元函数最大值求解的复变函数法

二元函数优化问题在许多工程问题中广泛存在,其全局寻优方法一直是人们研究的热点问题之一。基于复变函数中解析函数最大模理论针对一类非负二元函数的全局寻优问题提出了一种高效方法,它可以将目标函数在有界二维区域上的寻优问题简化为一维全局优化问题的求解,给出了方法可行性的理论依据,并用三个算例验证了方法的有效性。方法和结论一方面可直接用于解决解析函数应用场合中的优化问题;另一方面对于适用的二维数学优化问题可实现高精度、高效率的全局寻优。     

无起拱烧结机新理论的研究

通过多年的试验研究，发现烧结机台车起拱是由台车过剩力矩所引起，提出了一种利用液压阻力矩方法及装置自动消除烧结机尾部台车过剩力矩的理论。依据该理论所设计的烧结机消除了台车起拱，因而避免了台车磨损，减少了漏风率。     

一类蜗杆传动啮合方程的研究

本文导出了某一类蜗杆传动的啮合函数一般公式,它适用于轨迹曲面蜗杆（这种蜗杆齿面由一条曲线作刚体运动而产生）传动和化为这种类型的蜗杆传动。文中对加工蜗杆齿面时刀刃曲线的不同形状,依据公式得到了相应蜗杆传动啮合方程的可解规律。工业生产中几种重要的蜗杆传动的啮合方程,都可化为关于某参数的至多四次代数方程。     

金属强度的周期性及新型元素周期表

本文讨论了有关金属学的二个内容：1）提出并讨论了金属强度按原子序数排列具有周期性;2）提出并设计了新的螺旋型元素周期表。     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。     

CONSIDERATION OF THE FORM OF THE UNDEFORMED SECTION OF CUT IN THE CALCULATION OF MACHINING FORCES

For the calculation of machining forces in turning processes, the empirical equation of Victor and Kienzle has been established as a common model. However, the model has some constraints. The undeformed chip thickness has to be higher than 0.1 mm and the ratio of undeformed chip width and undeformed chip thickness has to be higher than four. This means that the equation cannot be used for several combinations of process parameters. This paper shows an approach to calculate the machining forces for any form of undeformed sections of cut based on the approach of Victor and Kienzle. In order to achieve this, the undeformed chip thickness and the undeformed chip width are defined in a new way. Furthermore, the direction of chip flow is considered to determine the feed and passive force components.