应力波传播对振动切削微观机理的影响研究

从振动切削所产生的应力波在切削加工主变形区的传播入手,结合理论分析与有限元分析的方法,力图阐明振动切削应力波微观机理的新进展,促进振动切削技术的完善.     

切削加工有限元仿真与应力分析

为研究不同切削参数对切削力、切削温度和切削应力的影响,采用回归正交试验设计方法,用大塑性变形的有限元法仿真了在不同切削参数下直角自由切削铝合金7075时的切削力、切削温度的变化规律,并分析了切削区微观应力、应变率等的分布状态。     

超声振动切削铝合金表面残余应力的有限元仿真

针对航空铝合金结构件加工的表面质量问题,利用有限元软件ABAQUS建立了基于Johnson-Cook本构的铝合金7050-T7451二维正交热力耦合模型。在相同的切削参数下,比较了传统切削、横向(即切削方向)振动切削和纵向(即轴向)振动切削加工的表面层残余应力,并研究了超声振动切削参数、振动频率、振动幅值下,对残余应力的影响规律;通过引用相关文献残余应力的实验数据,验证了仿真模型的正确性。研究结果表明:3种切削方式的表面残余应力均为压应力,沿深度方向向残余拉应力过渡,并且振动切削可以明显提高工件表面的残余压应力;表面残余压应力随切削速度和切深的提高而减小,表面残余压应力随着振幅或频率的增大而逐渐增大。     

椭圆振动切削的表面残余应力有限元模拟研究

基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)网格划分方法建立了椭圆振动切削有限元仿真模型,模拟了椭圆振动切削过程中切削力的变化规律,并将模拟获得的切削力平均值与相同工艺参数下Kim等人[1]所做的超声椭圆振动切削V型槽实验获得的切削力平均值比较,验证了有限元模型的正确性。利用建立的二维有限元模型模拟了椭圆振动切削和普通切削表面残余应力的分布情况,对比结果表明,采用椭圆振动切削的工件已加工表面在一定深度内形成了分布均匀的表面残余压应力,而普通切削情况下工件已加工表面并没有形成有效的残余压应力,从而预测了椭圆振动切削不仅能够降低切削力、延长刀具使用寿命,还对提高工件表面完整性、增强疲劳寿命和抗腐蚀能力等具有显著的作用。     

钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TC4超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大.     

钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法（ALE）实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TCA超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大。     

基于正应力摩擦模型的金属切削有限元仿真

刀-屑摩擦模型是金属切削仿真的关键问题,采用基于前刀面正应力的摩擦系数模型能够真实反映刀-屑接触长度内的摩擦状况,通过仿真和试验证明,采用该模型可获得较好的仿真精度,而且通过降低工件材料的剪切流动应力能够较好地模拟切削液的润滑效果对切削过程的影响.     

基于Deform的切削加工有限元仿真分析

采用有限元软件Deform仿真整个车削加工过程,分析在加工过程中的重要参数因素,进而为实际的车削制定合适的加工参数。模拟结果表明,正常切削时,刀具上的载荷在某一个平衡值附近来回波动,而切削热主要集中在切屑中,及时去除切屑,可以大幅度地降低工件的温度。     

正交切削加工温度场的有限元仿真分析

本文简述了切削加工切削热的产生于传导,基于有限元仿真技术分析了正交切削加工过程的温度场分布,并对结果进行了后置处理与分析,结果表明有限元仿真技术的分析结果对研究切削加工过程有较好的辅助作用。     

基于有限元分析的应力波调制器结构设计

介绍了现有应力波调制器存在的问题,提出采用有台阶的调制器,以减轻铆枪的重量。利用ＨＯＮＤＯ有限元程序对应力波在两种调制器中的传播进行了分析。分析表明,有台阶的调制器对应力波的放大倍数与现有的调制器相当,且输出的波形比较稳定,而其重量可减轻５０％以上,利用该程序对应力波在不同尺寸的应力波调制器的传播进行了进一步分析,根据输出液波形的质量对变截面应力波调制器的几何尺寸进行了优化设计,提出了锥体的底角和     

金属切削过程有限元仿真技术研究

切削力、切削温度等是反映切削过程的主要指标.传统的切削研究,主要是从切削理论和切削试验两个方面来进行,随着计算技术的发展,有限元法因其独有的特点和优点,逐渐成为切削过程的研究和仿真的一种有效手段.本文分别从切削过程有限元仿真的国内外研究现状、有限元软件应用及发展趋势等方面进行了分析.     

超声振动车削的有限元仿真及参数优化

基于超声振动切削中的关键参数振幅、振动频率和切削速度,针对如何确定其最优值的问题,以典型的难加工材料不锈钢作为研究对象,利用ABAQUS建立有限元模型,通过数学模型和试验数据验证有限元模型的准确性,并结合优化软件ISIGHT进行联合优化,采用全局优化中的Evol进化优化算法得到超声加工中的最优刀具参数和最优切削参数。     

基于正交切削模型的铣削加工有限元仿真

以铲齿成形铣刀的使用寿命为优化目标,对刀具的几何角度、切削用量进行模拟研究。建立正交铣削加工模型来模拟仿真铣削过程,并对切削加工过程中所得到的一些基本物理量进行分析和讨论。从理论深度上把握切削加工的状态,为建立合适的加工工艺策略提供理论和技术上的支持。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

根据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ABAQUS对中碳合金钢40CrNiMo切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真,分析切削加工区域的应力、应变的分布。该方法比一般的试验法更省时省力,在研究金属切削理论、材料切削性能及开发刀具产品方面有着工程应用价值。     

卧式振动离心机有限元仿真与模态分析

建立了卧式振动离心机的有限元模型并进行了力学仿真,得到了卧式振动离心机的应力、应变分布及振动模态。结果表明:在静力作用下外体和机壳整体发生位移,机壳两侧应力较大;振动体的第一阶固有频率为2.058Hz,第五阶固有频率为21.98Hz,第十阶固有频率为74.05Hz。发生第五阶模态振动时,振动体整体相对于筛篮做轴向水平直线往复运动,其固有频率比振动电机的工作频率24.17Hz低9.06%。所以为了提高卧式振动离心机的工作性能,需要降低振动电机的频率或增大振动体的固有频率。     

有限元切削仿真技术在发动机缸体铣削中的应用

介绍了有限元切削仿真技术的特点,并阐述了有限元切削仿真分析的方法,以Advantage有限元仿真分析软件为工具,对发动机缸体端面切削加工进行仿真分析并现场试验,经生产实践证明,该方法能提高刀具寿命,提高生产节拍,取得一定的生产效益。     

高速金属切削的摩擦分析及有限元模拟

基于更新的拉格朗日方程,模拟了高速条件下金属正交切削的加工过程,并在刀-屑接触表面上分别建立了库仑摩擦模型和粘结-滑移摩擦模型,通过将切削力、吃刀抗力、切屑厚度和刀-屑接触长度的模拟预测值与相关文献的试验结果比较表明,粘结-滑移摩擦模型更符合实际的摩擦模型,即在金属切削过程中,刀-屑接触表面上同时存在滑移摩擦和粘结摩擦。     

金属切削过程中晶体塑性变形的有限元分析

基于金属材料塑性变形理论,利用有限元分析软件,建立了金属切削过程中的晶体变形模型,对二维正交金属切削过程中的晶体塑性变形进行了数值模拟。将仿真结果与实验数据进行了对比,验证了相关理论和模型的有效性。