基于Deform 3D的高速超高速磨削温度的仿真研究

采用有限元分析软件Deform 3D建立了适合高速磨削仿真的Johnson-Cook材料本构模型,构建了反映金属磨削过程高温、大应变及高应变率状态的切削模型,模拟了40Cr钢磨削加工过程,对磨削弧区温度场、热流以及温度变化的仿真结果进行了分析,验证了有限元模型的合理性,为实现对工艺参数的优化选择奠定了理论基础。     

磨削淬硬温度场的数值模拟

根据磨削比能、传热学等理论建立了磨削淬硬温度场的有限元模型,借助有限元软件Ansys对40Cr钢磨削温度场及工件的冷却速度进行了研究,得出了工件磨削温度场。最后通过不同工艺参数下的工艺试验与Ansys计算值进行了对比。结果表明,使用Ansys和试验值是吻合的,说明使用有限元方法模拟工件表面温度场是可靠和可行的。     

铸铁超高速磨削温度场有限元研究

介绍了传热学理论,综合考虑了磨削参数、冷却液等对磨削温度场的影响;利用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL及其热瞬态分析的求解技术,对超高速磨削铸铁工件温度场进行了有限元仿真;研究结果表明,超高速磨削温度有限元仿真结果与试验测量值相差较小,在5%以内,说明有限元仿真技术能够较准确的反映铸铁超高速磨削过程中温度场的变化规律。     

面齿轮碟形砂轮磨削温度场有限元分析

根据面齿轮碟形砂轮磨削原理,采用瞬时椭圆接触理论对磨削基本参数求解,建立了磨齿温度场有限元模型,进行了磨齿瞬态温度场有限元仿真。通过仿真与实验分析,为磨削基本参数优化、提高磨削质量和进一步研究面齿轮磨削温度场提供依据。     

ANSYS在超高速磨削温度场分析中的应用

根据传热学的有关理论,综合考虑了不同磨削参数、冷却液对流以及环境温度对温度场的影响,采用有限元软件ANSYS的参数化设计语言APDL及其热瞬态分析求解技术,实现了超高速磨削工件温度场的仿真。通过研究发现,ANSYS的仿真结果与实验测量值、数值解析解在各种不同磨削条件下都具有相同的变化趋势,误差很小,且比解析解更精确地反映了磨削过程中温度场的变化规律。该研究结果对磨削过程热状态的研究具有指导意义,为探索产生磨削缺陷的热机理打下了坚实基础。     

神经外科颅骨磨削温度场预测新模型

基于恒定热流密度的温度场理论计算值与实际温度值的误差较大,是当前磨削温度场理论研究的瓶颈。建立了不同冷却条件下的对流换热系数及材料内部的热传导模型,通过实时采集动态磨削力,利用高次高斯函数拟合建立了动态热流密度模型,并以此为基础建立了神经外科骨磨削温度场预测新模型。在干式磨削、喷雾式及纳米粒子射流喷雾式冷却条件下对骨磨削温度场进行了数值分析,并采用与人体颅骨力学性能最相近的新鲜牛股骨密质骨,采用羟基磷灰石纳米粒子及生理盐水进行了试验验证。结果表明,与试验测得温度值相比,采用基于恒定热流密度的温度场模型计算的温度值误差为18.8%,而采用新模型计算的温度值误差为6.6%,理论分析与试验结果吻合,即骨磨削温度场预测新模型更符合实际工况。     

热管砂轮的平面磨削温度场有限元分析

建立热管砂轮的三维有限元传热模型,通过改变结构参数、砂轮转速和热流密度,得出不同条件下的温度场分布,分析了各参数对温度场的影响。结果表明,通过热管结构控制弧区温度是可行的。热流越大,弧区平衡温度越高;减小砂轮外圈厚度,提高转速都能降低弧区温度。     

螺旋锥齿轮磨齿温度场研究与应用分析

根据螺旋锥齿轮的数控磨削原理,采用热传导和矩形移动热源理论及有限元分析方法,建立了磨齿温度场有限元分析3D模型和磨齿瞬态温度场。对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了磨齿瞬态热应力和热变形。实例和试验分析表明:磨齿瞬态最高温度远高于磨齿稳态温度,且位于磨削弧中心;其他各点的瞬态温度,随位置、时间以及其他影响因素的不同,呈现不同的变化规律。磨齿瞬态热应力、热变形与磨齿瞬态温度密切相关,同时还受结构、材料特性和磨削条件等因素的影响,磨齿瞬态最大热应力与热变形位于磨齿瞬态最高温度附近。在其他条件相同时,采用油基磨削液的瞬态最高温度、热应力与热变形均比采用水基磨削液时要大。     

基于温度场的磨齿热特性研究

根据七轴五联动螺旋锥齿轮磨齿机的结构模型和数控磨削原理,采用热传导和矩形移动热源理论及有限元分析方法,建立了磨齿温度场有限元分析3D模型和磨齿瞬态温度场。由此,对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了磨齿瞬态热特性。实例分析表明,磨齿瞬态最高温度远高于磨齿稳态温度,且位于磨削弧中心;其它各点的瞬态温度,随位置、时间以及其它影响因素的不同,呈现不同的变化规律。磨齿瞬态热应力、热变形与磨齿瞬态温度密切相关,同时还受结构、材料特性和磨削条件等因素影响,磨齿瞬态最大热应力与热变形位于磨齿瞬态最高温度附近。在其它条件相同时,采用油基磨削液的瞬态最高温度、热应力与热变形均比采用水基磨削液时要大。这些研究为控制螺旋锥齿轮磨削质量以及磨齿热变形的修形提供了依据。     

面齿轮磨削温度场分析

基于蜗杆砂轮磨削面齿轮原理和空间曲面理论,推导了面齿轮齿面磨削点处主曲率和主方向计算公式;基于瞬时椭圆接触理论和磨削热理论,建立了面齿轮磨削温度场理论公式;基于ANASY建立面齿轮磨削温度场有限元模型,完成了磨削温度场有限元仿真;设计完成了磨削温度场实验,验证了有限元法的正确性;基于正交试验法,研究了磨削工艺参数对齿面温度分布的影响规律。     

湿式双离合器摩擦副瞬态温度场特性仿真

针对湿式双离合器摩擦副热失效问题,以对偶钢片为研究对象,开展了离合器摩擦副瞬态温度场特性的仿真研究。依据摩擦副热学模型,计算片间热流密度及对流换热系数。建立对偶钢片有限元模型,以片间热流分配、摩擦副热传导及对流换热为基础建立边界条件,利用ANSYS进行有限元仿真,研究了起步工况以及不同运行参数下对偶钢片瞬态温度场分布。研究结果表明:滑摩过程中钢片上各点的温度随径向距离增加而上升,高温部分集中于外半径处,但在最大半径处有所下降。     

平面磨削温度场有限元仿真及实验

在考虑不同磨削参数对温度场的影响的情况下,根据三角形热源模型对磨削工件进行了有限元仿真,获得了工件的温度分布。采用热电偶法测量了工件的磨削温度,发现有限元仿真值与实验测量值相当吻合,仿真结果能够真实反映工件的温度场。该有限元仿真方法对磨削过程中工件温度场的研究具有实际意义,为避免磨削烧伤提供了技术支持。     

瞬态磨削温度场的时间归一化

在分析磨削温度场归一化意义的基础上,针对用以往时间量纲一参数归一化断续磨削瞬态温度场时存在峰谷值温度分布"错乱"问题,指出用它进行归一化会破坏原有物理量之间内在关系的完整性和齐次性。基于量纲Π定理的归一化分析方法,提出一种新的时间量纲一参数。采用该量纲一参数进行瞬态磨削温度场归一化时,能够有效地保证温度场中原有物理量之间的内在关系。将该时间量纲一参数与以往时间量纲一参数进行理论计算和试验对比验证,结果表明提出的新时间量纲一参数是合理的,并适用于归一化连续磨削瞬态温度场。     

SWRH82B盘条控冷过程有限元模拟与参数优化

就已有的实验数据,针对SWRH82B盘条在控制冷却过程中温度场的变化情况,利用ANSYS有限元分析软件建立合理的有限元模型并进行了分析,获得不同规格SWRH82B盘条在最佳轧制工艺参数条件下的节点温降曲线和瞬态温度场分布,同时对有限元模型规格的更改,可以推衍出不同规格的82B盘条最佳轧制控冷工艺参数,为实际生产提供理论基础和工程参考。     

防爆电梯安全钳制停摩擦温升数值模拟与实验研究

防爆电梯安全钳制停温升是一个复杂的热机耦合问题.文章在建立钳块三维瞬态传热有限元分析模型的同时,从系统能量的角度求取瞬时热流密度的解析表达式并将所得瞬时热流密度作为边界条件,从而较为理想地构建了安全钳瞬态温度场的数据模型.实验结果验证了该数据模型能够较好地预测安全钳摩擦温升随时间变化的趋势.     

摆线齿轮成形磨削温度场数值模拟及分析

成形法磨齿是对摆线齿轮进行精加工的一种方法。成形砂轮磨齿过程中,当磨削工艺参数选用不合适时,磨削区内产生的瞬时高温将会造成齿面烧伤。为了优化磨削工艺参数,防止齿面烧伤,对齿面温度场分布情况进行数值模拟是非常必要的。运用理论分析计算出磨削过程中的磨削能量及热量分配比,运用有限单元法和计算机仿真软件对摆线轮成形磨削过程中的温度场分布情况进行仿真,得到齿面温度随磨削时间的变化情况以及温度场在齿面的分布情况。通过仿真分析发现,砂轮沿摆线轮轴向方向移动速度vw和沿径向进给磨削深度ap对齿面温度场分布情况有较大影响,整个磨削过程中齿面瞬态温度场最高温度出现在摆线轮齿面尾部靠近齿顶位置,仿真结果与理论分析结果最大误差在10%以内。研究结论对预测齿面温度场分布情况及合理选用磨齿工艺参数有重要的应用价值。     

基于分段变磨削力的磨削强化层仿真

分析了磨削强化工艺过程中实际磨削时间以及磨削过程中磨削力的变化规律,提出了分段变磨削力磨削温度仿真方法来预测磨削强化层深度分布。首先对磨削力进行离散,计算相应的热流密度;然后将热流密度按砂轮与工件实际接触长度依次施加到工件的磨削表面,对工件磨削过程中的温度场进行仿真分析,得到了磨削强化层的分布;最后将所提出仿真方法与实验和传统仿真方法进行了比较分析。结果表明,基于分段变磨削力仿真可以更准确地预测工件沿磨削方向的磨削强化层分布。     

氮化硅陶瓷高效深磨温度的研究

采用K型可磨热电偶对氮化硅陶瓷高效深磨的温度进行了测量,讨论高效深磨中不同磨削参数对磨削区温度和能量分配的影响.研究结果显示,氮化硅陶瓷高效深磨中,磨削区温度通常在200～300℃之间,磨削能量分配系数在2%～5%之间.这表明大部分热量被磨屑和冷却液带走,避免了磨削区的高温.磨削区温度与弧区的平均热流密度有着较好的线性关系,即热流密度越高对应的磨削区温度越高.当砂轮线速度或磨削深度高于临界值时,磨削弧区的温度先逐渐升高到约250℃,然后急剧上升至接近干磨时的温度.     

不同磨削工况下成形磨齿温度场的研究

本文基于有限元分析理论,对干磨和湿磨两种磨削工况下的成形磨齿温度场进行了瞬态分析,并讨论了磨削区某一节点处干磨和湿磨温度随时间的变化情况。研究表明,磨齿加工过程中,齿面末端靠近齿根处温度最高,非常容易出现磨削烧伤。两种磨削工况下,磨削温度迅速升高,并且干磨温升速率大,但是湿式磨削温度和干式磨削温度下降速率几乎相同。     

钛合金材料超高速磨削湿式温度场的有限元仿真

运用有限元方法建立了难加工材料钛合金湿式磨削温度场的数学模型,分析计算了超高速磨削状态下钛合金磨削区的磨削热分配率,并对钛合金超高速磨削湿式温度场进行仿真,得到了湿式磨削温度场的等温场.从而得出了钛合金主要磨削参数对湿式磨削温度场的影响趋势以及磨削深度方向上磨削温度的分布.为钛合金超高速磨削的研究打下了坚实的基础.