岩石切削过程中破坏机制的离散元分析

利用离散单元方法(DEM)对两种不同属性的花岗石样本模型进行了切割模拟,通过调整不同的切削参数计算并分析了岩石切削过程中的切削力、切削深度、切削比能及切削力倾角的变化规律,从细观上探讨了临界切深对岩石脆性破坏模式和塑性破坏模式及其转变的影响,指出了当切削深度逐渐增大时,破坏模式依次从塑性破坏模式到过渡破坏模式最后转变为脆性破坏模式,同时切削力倾角并不随切削深度变化。将离散单元法分析的结果与实际实验进行了比较,表明该方法是合理的。     

颗粒流撞击壁面的离散元模拟

为了解决催化裂化装置中催化剂颗粒的磨损、撞碎等问题,首要解决催化剂颗粒的运动特性问题,为此将离散元数值模拟的技术应用到催化剂颗粒撞击壁面的模型中,简化了催化剂颗粒撞击壁面的模型为颗粒流撞击壁面模型,开展了颗粒流撞击壁面的离散元分析;建立了颗粒流中随机标记颗粒的速度与时间、位移与时间的关系,及整个颗粒流的动能与时间的关系;追踪了标记颗粒的运动轨迹,解释了颗粒流撞击壁面产生不规则分布的原因;提出了分段区间随机取样求得壁面平均应力的方法,在不同入射速度下对壁面产生的平均应力大小进行了对比分析。研究结果表明,入射颗粒流的速度对壁面应力的影响呈不稳定性,不同的入射速度影响壁面的平均应力大小,且在一定范围内入射速度越大,壁面的应力越大。     

光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能的数值模拟实验及校准,建立了光学玻璃的离散元模型和超精密切削加工的模型,并对其微切削过程进行了模拟;分析了在不同刀具前角、切削深度及切削速度加工条件下对加工后表面裂纹形成的影响。结果表明:加工表面的裂纹数目和裂纹最大深度随切削深度的增大而增大,而随刀具前角的增大而减小;加工表面的裂纹数目随切削速度的增大而减小,裂纹最大深度随切削速度的增大而增大。     

高速切削加工的三维数值模拟

运用有限元方法,借助计算机软件建立高速切削的三维有限元模型。模拟高速切削过程,对切削机理进行了研究分析,更真实的模拟了切削状态的变化过程,得到了切削力、切削温度的变化规律。仿真分析的结果对高速切削的切削参数和刀具的优化选择有重要的参考意义。     

预应力切削过程刀具磨损的离散元模拟与试验研究

采用颗粒离散元法建立了描述切削过程中陶瓷刀具与切屑摩擦磨损行为的离散元模型;基于预应力切削原理,设计了一种用于车削加工环类零件的预应力加载装置,采用Sialon陶瓷刀具对GH4169环类工件进行了预应力车削试验,结合离散元模拟分析了预应力切削条件下切削力和刀具磨损的变化规律。结果表明:随着预应力的增大,预应力对刀具的磨损形态和机理没有明显的影响,刀具磨损随预应力的增大逐渐减小,在一定范围内提高切削速度可减少刀具的磨损。离散元模拟结果与试验结果具有一致性,验证了应用离散元模拟陶瓷刀具磨损的可行性。     

月球车车轮与月壤交互作用的离散元仿真

对土壤颗粒与车轮进行接触判断,用投影变换和累积求和的方法,建立起颗粒间的细观力学作用与宏观车轮牵引参数的联系.通过两个算例验证了应用离散元法所得的结论与传统地面力学理论相一致,证实了离散元法在轮土交互分析中的可行性.进一步计算发现,车轮在月面重力下运行,下陷增加,阻力增大,逐渐失去牵引能力,月球车越障和爬坡将会变得困难.     

45钢切削加工温度变化数值模拟分析

基于金属材料塑性变形理论,采用有限元软件建立材料的切削过程模型,对二维正交金属切削过程中温度场和应力变形进行数值模拟仿真,得到正交切削过程中切削温度变化,同时切削力变化曲线说明仿真结果确实很好的反映了加工的变化情况。     

金属切削加工过程的有限元数值模拟

运用有限元方法对切削过程进行数值模拟,分析不同切削速度在切削加工过程中对切削温度及切削力的影响,从而有助于深入了解加工过程,合理选择加工工艺参数。     

氧化铝陶瓷生坯切削加工裂纹的离散元仿真研究

利用离散元软件PFC2D建立了氧化铝陶瓷生坯的二维离散元模型,并通过力学性能数字模拟试验对该模型进行校准,使其物理和力学性能参数与氧化铝陶瓷生坯的实际参数相匹配。基于该模型对氧化铝陶瓷生坯切削加工进行了动态模拟,分析了低速切削时,切削速度和切削深度对切削力及加工后表面裂纹的影响。结果表明:用离散元的方法模拟陶瓷生坯材料的切削过程可行,加工后表面裂纹的数目及平均深度随切削深度的增大而增大,并随切削速度的增大而减小。     

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.     

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。     

基于ALE方法的金属切削三维动态数值模拟

基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,建立了金属切削的有限元模型,并对金属切削过程进行了三维动态模拟。ALE方法克服了模型中网格大变形问题,准确地模拟了工件材料受刀具挤压后失效、脱离过程,客观地描述了工件材料失效面的产生过程。通过对不同进给量下切削过程的模拟,得到了进给量与刀具主切削力之间的关系。通过与经验公式对比,验证了数值模型、模拟方法的正确性。     

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。     

基于Web的切削过程仿真系统

提出了基于Web的切削过程仿真系统结构,设计并实现了一种以TCP/IP协议为基础、浏览器/服务器技术为支持的可视化的仿真系统。该系统具有可扩展性、交互性、动态性,可应用于切削过程的几何仿真、物理仿真及数控加工代码的检验,并以钻削过程为例证明了这种框架结构是可行而有效的。     

有限元法在切削加工过程分析中的应用

介绍了切削加工过程有限元分析的发展 ,研究了切削加工过程有限元分析的关键技术 ;在总结有限元法在切削加工分析方面的主要应用的基础上 ,展望了切削加工过程有限元分析的未来研究趋势。     

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。     

有限元数值模拟技术在轴类零件切削中的应用

建立了合理的材料本构、接触模型和摩擦模型,基于合理的切屑分离准则,建立了正交切削过程有限元力学模型,应用DEFORM软件实现了正交切削过程数值模拟。研究了不同转速、不同刀具前角和不同刀刃钝圆半径下的正交切削过程,分析了切削过程中应力、应变和切削力的变化特性,获得了轴类零件加工过程中应力、应变、切削力的变化规律。     

斜角切削过程的数值模拟

借助于通用有限元软件ANSYS模拟出斜角切削的动态过程,并在此基础上对切削变形进行了研究,提出了一种获得剪切角的新方法。通过仿真计算和快速落刀试验,验证了该方法的可行性。