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。     

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。     

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。     

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。     

基于ANSYS的金属切削过程有限元仿真

基于材料变形的弹塑性理论，建立了材料的应变硬化模型，采用有限元仿真技术，利用有限元软件ANSYS，对二维正交金属切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真。从计算结果中提取应力应变云图显示了工件及刀具的应力应变分布情况，以此对切削过程中应力应变的变化进行了分析。该方法比传统的实验法更为快捷有效，为金属切削理论研究、材料切削性能研究及刀具产品开发提供了一条新的途径。     

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。     

孔隙多金属硫化物细观力学和切削载荷特性的数值模拟

为了提高生成矿体网格单元的质量以及求解效率, 利用有限元软件结合APDL语言提出了一种针对孔隙多金属硫化物复杂几何模型的网格优化措施, 实现了整体映射网格与局部自由网格相结合的划分方法;对多金属硫化物受压损伤破坏过程和围压下单截齿切削破碎孔隙矿体过程进行了数值模拟, 分析了孔隙率及孔隙形态对多金属硫化物细观力学行为和切削载荷特性的影响。研究结果表明, 在外载作用下, 海底多金属硫化物矿体孔隙结构密集区域易出现应力集中现象, 同时随着狭长裂隙出现, 应力集中现象更加明显, 从而使矿体更容易失稳破坏;在单截齿切削破碎矿体过程中, 随着孔隙率增加, 矿体破碎过程所需切削载荷有所减小, 并且在矿体由等轴孔隙向狭长孔隙过渡过程中, 应力集中加剧并且切削载荷进一步减小。     

高速切削过程中锯齿形切屑有限元模拟研究现状

锯齿形切屑的产生是高速切削有别于常规切削的一个重要特征。随着高速切削的迅速发展和广泛应用,锯齿形切屑的有限元模拟研究已经成为高速切削研究的热点之一。与连续带状切屑的有限元模拟相比,锯齿形切屑的有限元模拟具有更大的难度。文章全面综述了高速切削过程中锯齿形切屑有限元模拟的研究现状,并指出了目前存在的问题和今后的发展方向。     

PDC钻头切削齿切削角度对破岩效果影响规律的研究

利用有限元数值模拟方法,研究石油钻井PDC钻头破岩过程中切削齿与岩石相互作用的规律,分析PDC钻头切削齿切削角度与破岩效果的关系,以优化切削齿的切削角度。通过数值模拟分析,得到了在不同岩性中切削齿切削角度与破岩体积、破碎比功之间的关系。     

辅助加工中切削刃微观几何形貌的FEM仿真识别研究

针对工艺策略辅助加工技术,介绍了在加工后,切削刀具正好用作机械表面改性的工具。设计一种在辅助加工过程中能够承受载荷谱并诱导最佳表面层状态的刀尖微观几何形貌的方法,研究了表面层中产生的晶粒细化和在切削刀具上的热机械负载,可以通过对产生的表面层进行建模及有限元模拟分析来解决。此方法可应用到金属部件的工业生产中,特别是在制造高性能部件,有着改善疲劳强度、耐磨性和摩擦学性能的特点。通过测试证明,基于模拟仿真分析的方法,可以对加工工艺有更深入的研究,从而进一步优化表面(例如晶粒细化)。     

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。     

高速车削Ti-6Al-4V的有限元仿真研究

采用有限元分析软件AdvantEdge FEM,对钛合金Ti-6Al-4V的车削加工过程进行了三维有限元仿真,并根据仿真结果分析研究了刀具、切屑及工件的温度场分布,刀-屑接触区和工件已加工表面切削温度随切削速度的变化规律,以及三向切削力随切削长度和切削速度的变化规律,分析了Salomon假设的真实性,为深入研究切削机理提供了有益的参考。     

刀屑摩擦对切削加工影响的有限元分析

基于Lagrange质点坐标系描述方法.利用有限元分析软件,建立平面应变状态下的二维热-力耦合正交直角切削有限元分析模型,分析中采用修正库仑摩擦定律来模拟刀-屑之间的摩擦.结果表明.刀具前刀面与切屑的接触长度、切削温度、切削力和已加工表面的残余应力都随摩擦系数的增大而增加.摩擦系数对切削加工质量有着重要的影响.     

切削深度对铝合金加工过程影响的数值仿真

采用Lagrange质点坐标系描述方法，利用有限元分析软件，建立了二维热-力耦合正交直角切削有限元模型．通过网格自适应技术，模拟切屑的形成，仿真切削深度对铝合金加工变形的影响。结果表阴，切削深度对切削力的影响呈线性正比例关系。切削深度越大，切削面积和切削宽度相应增加，切削力也越大。切削深度影响切削加工产生的残余应力大小及分布，残余应力分布在工件表面以下的0．2mm以内很薄的金属层，这对于厚度较小的薄壁件加工后的变形有很大的影响。加工时，为了提高工件表面的精加工精度，降低工件表面的残余应力，在精加工时尽量采用小的切削深度。     

刀具磨损对工件质量影响的仿真分析

采用有限元分析方法。建立二维金属切削仿真模型．利用网格自适应准则，以不同圆弧半径的铣刀，模拟典型零件二维切削过程中切屑的形成。已加工表面的切削力和残余应力分布状况。结果表明。刀刃钝圆半径越小，刀尖越锋利。但是磨损较快。切削力很快增加。刀刃钝圆半径增大，切削刃工作长度增加，机床负荷增加，易引起振动影响表面加工质量。残余应力分布在工件表面以下的0．15mm以内很薄的金属层，这对于厚度较小的薄壁件加工后的变形有很大的影响。仿真结果对于工程中的实际应用具有重要的意义。     

高速加工中刀具磨损有限元模拟分析

高速加工中刀具要求在高温下具有很高的耐磨性。通过对高速加工中切屑的形成分析、刀具温度分布分析,以及刀具磨损的预测建模,实现对刀具磨损的预测,从而可以帮助刀具设计者根据刀具的磨损形貌及磨损机理来优化刀具的几何结构。     

高速切削温度场有限元动态仿真

建立了高速切削温度场模型,利用有限元法对切削过程中刀具、工件和切屑的温度场进行动态仿真,形象地表示出刀具、工件和切屑的温度场变化和分布情况,得出最高温度随子步变化曲线和刀/屑接触面上前刀面的温度曲线及刀尖下垂直已加工表面的温度曲线,为研究切削过程提供了有益的参考。