纵扭超声铣削残余应力三维有限元仿真与试验

针对钛合金等航空难加工材料,提出采用纵扭复合超声振动辅助铣削的加工方法以实现压应力抗疲劳制造。根据侧铣-顺铣加工特性,基于热力耦合作用建立了钛合金铣削等效三维有限元仿真模型,有效提高了计算效率,实现了刀具作为载体的纵扭超声振动仿真。根据铣削残余应力的形成机理,通过机械应力和热应力的加载-释放,完成了加工残余应力的仿真。利用所建立的有限元模型,从切削力、切削温度以及加工残余应力角度出发,对比分析了传统铣削和纵扭超声铣削的差异性,得出纵扭超声振动能够有效降低切削力和切削温度,增大表面压应力值和压应力层深度。通过试验对纵扭超声铣削等效模型进行了验证,结果表明所建立的三维有限元模型能够以较高的精度对切削力、切削温度和加工残余应力进行预测;进一步通过数值模拟研究了刀具几何参数以及超声表征参数对加工残余应力的影响规律,为实现钛合金的压应力制造奠定了基础。     

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。     

干式铣削对淬硬钢表面残余应力的影响研究

以SKD11淬硬钢为高速铣削研究对象,研究不同铣削参数对SKD11淬硬钢加工表面残余应力的影响.运用大型商业软件DEFORM-2D建立了干式铣削残余应力的有限元模型,并利用该模型分析不同切削参数对工件表面残余应力的影响情况及残余应力产生的原因;通过实验验证的方法将仿真的结果和实验结果进行对比得出模型误差小于16.4％,证明仿真模型可行.模拟实验得出:在高速铣削SKD11淬硬钢时,适当的减小切削速度和增大切削深度,可有效降低残余应力对加工表面质量的影响.     

SiCp/Al复合材料超声振动切削加工表面质量试验研究

对超声振动切削颗粒增强金属基复合材料SiCp／Al的表面物理机械性能主要是表面残余应力进行了试验研究．并与普通切削进行了时比分析。试验结果表明：超声振动切削表面产生残余压应力，能够提高工件的抗疲劳强度。超声振动切削SiCp／Al材料已加工表面残余应力大于普通切削该材料的表面残余应力，超声振动切削下表面残余应力随着切削速度的增大，残余压应力减小，但残余应力随切削深度的变化不大。     

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。     

6061铝合金径向超声振动车削的表面完整性研究

为研究径向超声振动参数及切削参数对车削6061铝合金表面残余应力、表面粗糙度以及表面形貌的影响,采用与普通车削进行对比的方法对6061铝合金进行纵向超声振动切削试验。结果表明:与普通车削相比,径向超声振动辅助车削能显著提高零件加工表面的残余压应力;在两种切削方式下,表面残余压应力均随切削速度的增加而增大;在相同切削参数下,随着径向超声振幅的增加,6061铝合金加工表面的残余压应力变大;与普通车削相比,径向超声振动车削使工件表面的粗糙度变大,并且伴随振幅的增加,表面粗糙度呈上升趋势;通过对加工表面的三维形貌进行观测发现,超声振动辅助车削能有效抑制传统车削加工中的积屑瘤和鳞刺等表面缺陷,并显著提高加工表面质量。     

超声振动切削对残余应力影响的数值分析

利用AdvantEdge FEM软件对YG6X刀具加工Ti6Al4V合金进行一维和二维超声振动切削仿真,分析超声振动参数对残余应力的影响。模拟仿真表明：一维X向振动时,振动频率和振动幅度对残余应力影响不明显,最大压应力和压应力区深度增大不明显;一维Y向振动时,振动频率越小,残余压应力和压应力区深度越大,振动幅度越大,残余压应力越大,压应力区深度越大;二维振动通过极差分析确定A₁B₁C₃为最佳组合,振动参数对残余应力的影响由大到小依次为A_y>(F_x,F_y)>A_x。结果证明,超声振动切削可以增大工件表层残余应力,改善工件的耐磨性和疲劳强度。     

超声振动铣削加工参数对切削力的影响

为了改善传统铣削钛合金的加工条件,研究了进给方向超声振动辅助铣削对切削力的影响。定值计算了不同振动频率、振幅、铣削速度时的净切削时间比,建立了对工件施加超声振动的铣削加工三维有限元模型,根据仿真结果讨论了加工参数对进给方向切削力瞬时值的影响,并结合净切削时间比分析了加工参数对三个方向切削力平均值的影响。研究表明:施加超声振动后切削力明显减小;振动频率小于40kHz和振幅小于30μm时切削力平均值同净切削时间比变化趋势一致,当频率或振幅超过上述值时,刀具、工件间的摩擦力对切削力平均值的影响显著。     

微铣削高温合金GH4169表面残余应力分析与预测优化

运用ABAQUS有限元软件对硬质合金立铣刀微铣削高温合金GH4169进行仿真,建立了三维微铣削有限元模型,分析了主轴转速、每齿进给量、轴向切削深度的改变对工件逆铣侧面残余应力的影响。分析结果表明:工件表面残余应力随着主轴转速的增大而增大;因刀刃半径的存在和尺寸效应的作用,残余应力随每齿进给量的增大先增大后减小;残余应力随铣削深度的增大而增大。最后运用神经网络群遗传算法以最小残余应力为目标对残余应力进行了预测和切削参数优化,得到了基于最小残余应力的最佳切削用量组合。     

基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构,切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素,因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论,建立切削加工三维有限元模型,对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析,对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析,得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果,并对结果进行比较分析,得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律;进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟,在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下,进行二次切削加工有限元模拟,得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律;并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究,验证有限元模型的正确性。     

超声波振动珩磨振动系统试验研究

论述超声波振动珩磨振动系统的原理,通过振动试验分析振动系统中的变幅杆、弯曲振动圆盘、振动子系统的振动效果。     

山地车减振方法研究

根据随机振动理论与有关的车辆振动环境标准，建立了一类山地车全悬架行驶振动模型，为改善行驶舒适性，以山地车为研究对象，对其闰振系统参数进行了优化，并将优化前后的性能加以对比，证明了该模型的有效性，大大改善了骑行的舒适性。     

热连轧机自激振动诊断与振动机理分析

描述了热连轧机的现场多点振动测试方法，利用振动信号的功率谱分析和小波包分析等现代信号分析技术，深入研究了轧机自激振动机理并诊断了振源位置。分析结果表明，研究对象的轧机压下系统位移传感器定尺支座结构是引起系统不稳定的敏感部位。该结构参数不合理，是导致压下系统反馈信号严重失真,诱发轧机工作机座自激振动的根源。分析结果和诊断结论对于制定合理的结构动力学修改策略，消除轧机自激振动具有重要的意义。     

基于主振模态预测的带锯振动主动抑制系统

针对带锯条振动引起的材料损失、锯条寿命降低、锯材尺寸精度及加工面质量变差的状况,设计了一种基于主振模态预测的带锯条振动主动抑制装置。该装置实时采集带锯条横向、纵向及扭转方向上的多维度振动信号,并采用基于EMD筛分方法的主振型模态识别算法,来构建振动信号关于主振型模态的预测模型,最后基于实时采得的数据及其预测模型的输出量,通过PID控制方法控制电液阻尼减振器。实验结果表明,该装置对带锯条横向、纵向及扭转方向上的抑振效果分别可达80%、66%、75%。     

隔振技术的进展与动态

阐述了隔振技术的进展和各类隔振器的设计与应用。重点讨论了各种隔振元件及其组合形式，并对积层橡胶，空气弹簧，动力反共振及多自由度隔振器的近况作了介绍。最后指数今后隔振器的设计与改进，一定要与现代控制理论，模态实验，动力分析和优化技术紧密结合起来。     

水下拖缆涡激振动的实验研究

介绍了在湖中水下拖缆涡激振动测试装置和实验方法。数据分析表明：拖缆的涡激振动响应主要集中在 １００ Ｈｚ 以下低频范围;随着拖曳速度的增大拖缆上的加速度响应的频率范围也相应增大;拖缆的涡激振动响应的第一峰值频率与拖缆上端的旋涡发放频率有比较直接的联系;实验中未观察到频率锁定现象     

海边山坡场地爆破地震波的衰减测试与分析

根据经验公式估算爆破引起的质点振动,对于不同的场地系数K和衰减系数a取值存在较大的计算偏差.为克服这一问题,通过对一实际场地爆破工程的现场测试,取得了该场地不同距离处的质点振动速度和主振频率,在比较分析实测结果与计算结果的基础上,采用最小二乘原理对场地参数和衰减指数进行了回归统计,得到了场地的衰减指数及场地常数.通过工程实例说明,现场测试及回归统计方法是获取爆破地震波的衰减规律的有效手段.     

结晶器振动方式解析与连铸机非正弦振动技术

本文从结晶器振动参数和保护渣耗量对振痕深度及结晶器润滑影响等方面分析了高速浇铸条件下正弦振动方式和非正弦振动方式的开发和运用及其某钢厂3#连铸机非正弦振动技术。     

浅论车削加工中的振动与控制

在机械加工中产生的振动都具有受迫振动和自激振动,与机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的动态特性有关。本文详细分析了车削加工中振动的主要类型及产生的原因、振动的危害,并从刀具、夹具、切削工艺等方面提出了减小或消除振动的措施。     

钻机底座的振动分析

针对ZJ15型钻机底座采用高速档钻进时振动强烈的情况,对该型钻机底座进行了模态测试、振动测试与分-析,指出钻杆、变速箱、万向轴、转盘输入轴等设备是其主要振源,并对钻机底座的设计制造提出了改进建议。分析结果在实际生产中得到应用,取得了较好的效果。