刀具强度及切削过程数值模拟研究

刀具的整体结构、几何形状都会直接影响工件加工质量和刀具使用寿命。以车刀为研究对象,在有限元软件下模拟加载,得到了静态情况下刀具内部应力应变分布;通过模拟切削过程中材料分离,得到了刀具变化的应力分布情况。分析结果为加工过程中合理选择刀具,改善刀具内部受力状态等提供理论依据,也为研究其它刀具提供了技术实施途径。     

基于Marc的金属切削过程有限元仿真研究

阐述了金属切削有限元仿真的优势和理论方法,建立了金属切削的有限元模型,并对切削加工过程进行了仿真研究。通过仿真结果,可以比较直观看到应力、温度等在切屑形成过程中的分布和变化。     

铝合金7075-T6铣削加工有限元仿真分析

针对薄壁叶片等复杂曲面的制造,铣削过程中刀具的受力稳定性显得尤为重要。分析了立式铣刀加工过程中的影响因素,建立铣削力模型和铣刀动态模型,考虑刀具变形、工件及刀具材料性能,建立了有限元模型。利用Advant Edge FEM有限元分析软件对铝合金7075-T6材料进行铣削仿真模拟,获得切削力、工件变形、应力应变、铣削温度、刀具变形、切屑等规律。表明切削力有限元模型可行性,有效地预测薄壁件的铣削加工变形。为进一步研究线接触铣削加工的振动分析提供一定的理论基础。     

基于热力耦合金属切削数值模拟的有限元分析

采用ABAQUS有限元模拟的方法对切削过程进行了数值模拟,分析了切削深度、切削速度、刀具前角等切削工艺和刀具几何参数对切削的影响。分析过程中耦合了切削热的影响。获得了切削应力场、应变场分布,切削后表面粗糙度观察,温度分布等,可以作为刀具设计和切削工艺参数制订的依据。     

高速切削数值模拟技木浅析

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并采用二维有限元模型进行模拟。有限元模型综合考虑了熟力耦合，材料本构关系。接触规律，分离准则厦切削过程中动态因素的影响。数值模拟重点考察了非稳态的切屑形成过程及切削过程中的应力、温度、切削力的分布情况，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。     

合金涂层刀具精镗磨损特性实验研究

以涂层硬质合金刀具对铸钢轴箱体轴承孔精镗实验为基础,采用多因素正交试验对刀具寿命进行研究,反复调整切削参数并用有限元分析软件对切削过程进行模拟,得出了最小表面磨损率和所对应的最佳切削速度及温度,建立了刀具寿命的经验模型,为进一步研究刀具优化和切削参数、提高刀具寿命等方面提供了理论基础。     

金属切削吸能过程的仿真研究

利用显式有限元软件LS-DYNA,对4340钢的切削吸能过程进行三维数值仿真,模拟了切屑的形成过程。模型以Cowper-Symonds本构模型模拟切削层材料,采用有效塑性应变作为切屑分离准则。研究结果表明,金属切削吸能过程的吸能能力较强,金属材料塑性大变形和变形之后材料破裂的过程是一种理想的吸能模式。     

高速切削数值模拟技术浅析

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并采用二维有限元模型进行模拟。有限元模型综合考虑了热力耦合,材料本构关系,接触规律,分离准则及切削过程中动态因素的影响。数值模拟重点考察了非稳态的切屑形成过程及切削过程中的应力、温度、切削力的分布情况,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。     

铸铁动态冲击压缩及高速切削过程的数值模拟研究

通过数值模拟分析了不同应变率对铸铁材料的影响规律。在数值模拟过程中采用Cockroft-Latham断裂标准来实现铸铁材料冲击作用下发生剪切破坏过程。模拟结果与实验结果比较吻合,证明了有限元模型的正确性,并采用二维正交切削有限元模型对铸铁材料高速切削过程进行了数值模拟研究。     

研究岩石切削过程的一种新方法——激光夹层散斑法

本文阐述了激光夹层散斑法的基本原理,并成功地将这一技术,用于花岗岩切削应变场的测定及断裂裂纹的生长过程检测、研究结果表明,岩石切削断裂是由拉应力引起的;断裂裂纹在刀尖上部和刀尖处生成;主裂纹的交错形成了代替前刀面切削的积屑瘤,材料的不均匀性,将影响断裂裂纹的扩展。本研究结果为进一步的岩石切削力预报公式的建立及岩石切削刀具的改进提供了实验依据。     

基于刚柔耦合的掘进机截割臂动力学仿真研究

针对掘进机截割臂难以用刚体形式进行动力学仿真及应力应变分析的问题,基于刚柔耦合的系统建模与仿真技术,利用ANSYS和ADAMS软件对截割臂刚柔耦合系统进行了动力学仿真和应力应变分析。由运行结果得到了横向截割工况下截割臂真实的运动状态以及截割主轴的应力应变情况,从而为掘进机截割臂的优化设计提供了一定的理论基础和量化依据。     

基于ANSYS的掘锚机防尘圈数值模拟

利用Solidworks建立掘锚机防尘圈的三维模型,通过大型有限元软件ANSYS对模型进行单元网格划分,建立有限元模型,然后对其进行数值模拟,得到防尘圈在掘锚机截割过程中的受力应变云图,为防尘圈优化提供了指导。     

地质PDC取心钻头切削载荷有限元分析

通过建立钻头切削岩石的力学模型,对PDC取心钻头切削齿受力进行了分析,并对钻头切削齿切削岩石受力进行了有限元分析,得出PDC钻头在载荷下的应力应变分布,为地质PDC取心钻头的优化设计和合理使用提供了理论依据。     

回采巷道顶板大深度切缝后煤柱应力分布特征

以晋城煤业集团赵庄煤矿3305综采工作面工程地质条件和开采技术条件为背景,应用相似材料模拟和数值模拟方法,深入研究了回采巷道顶板切缝后不同切缝深度与回采巷道煤柱应力相关关系及应力分布特征。研究表明,与不切缝相比,回采巷道顶板切缝后,随切缝深度增加,垮落高度增加,以切缝高度处为垮落角顶点,顶板垮落角减小,垮落后矸石能够充满采空区并且支撑基本顶,减弱工作面采动应力传递,使煤柱应力降低。煤柱垂直应力峰值、垂直应力峰值位置距回采巷道煤壁距离和距工作面后方的距离与切缝深度成对数关系,煤柱垂直平均应力与切缝深度成非线性反比关系。     

采煤机截割部中滚筒座的有限元分析

采煤机滚筒座在截割部中的作用主要是连接并输出动力给截割滚筒,从而让采煤机完成割煤和装煤。它是整个传动系统中受力情况最复杂,传递力和扭矩最大的零件之一。利用UG三维造型软件建立某新型采煤机截割部行星减速机构的简化模型,并对该机构中的滚筒座进行结构和强度分析,得出滚筒座在所受载荷下的应力和应变云图。结果验证了该减速机构中的滚筒座结构设计是合理的,对其他同类机械的结构设计及优化研究具有一定的参考价值。     

采煤机截割机构截齿受力监控系统

针对采煤机截割机构截割作业过程中作用在截齿上的截割阻力和冲击较大,导致截齿磨损严重、使用寿命短、经济性差的问题,以应变传感器为基础提出了一种新型的截齿受力监控系统,对截割作业过程中截齿的受力进行实时监控。应用结果表明,该监控系统能够精确对截齿受力进行监控,并对截齿的磨损状态和失效状态进行有效判断,及时对其进行调整维护,可以提升截齿截割过程中的截割效率,增加截齿的使用寿命。     

K0状态单向压缩流变实验研究

对两种堆石体进行了大型叠环式压缩蠕变试验，发现堆石体的应力-应变等时曲线具有明显的阶段性，当应力较低(0<σ<0.4 MPa）时，应力-应变等时关系接近于线性；当应力较高（σ>0.4 MPa）时,应力-应变等时关系呈现非线性，其非线性程度随着应力的增加和时间的延续而增强。根据堆石体应力-应变等时曲线的特性，对低应力段采用线性函数拟合，高应力段采用双曲线拟合。用实验得到的应力-应变关系代替Singh Mitchell模型的应力-应变关系，保留模型原有的应变-时间关系描述堆石体的压缩流变特性，在此基础上，建立了堆石体K0状态的非线性压缩流变模型，求出了两种堆石体的模型参数。反演分析表明，该模型基本可以描述堆石体K0状态的流变行为。     

岩石切割的有限元模拟分析

在建立岩石等脆性材料切割的力学模型基础上，采用有限元法对切割时呈现的力学状态进行了分析，且对刀刃压入后裂纹的产生和扩展初始阶段进行了模拟，其结果表明，对内部缺陷较少的岩石，以应力其准判定裂纹的产生是可行的；裂纹的类型与材料的脆性度有关；切削阻力随切入浓度增大呈非线性增加。裂纹扩展的初期路径与刀具的前角有关。