铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析

针对铝合金材料7050T7451的铣削加工,将刀具视为刚体,前刀面和切屑间的摩擦定义为材料流应
力的函数,采用商业有限元软件DEFORM3D,建立了能够反应实际铣削状态的三维铣削模型.利用该模型模
拟了切屑的形成过程,获得了与实际切屑相似的屑形.通过分析铣削过程中的三维铣削力的变化,揭示了
刀 屑的接触长度.对应力、应变和切削温度分布的分析表明,应力主要集中在第一剪切区,而应变和温
度的最大值在刀 屑接触面上.     

航空铝合金高速铣削加工的三维数值模拟

针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050 T7451进行了高速铣削加工数值模拟,得到了铣削过程的切削力、切削温度及切屑形状.通过高速铣削实验测得了切削力,在相同的切削条件下模拟结果与实验结果比较吻合,切削温度及切屑形状也与实际相符.研究表明,三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型可以准确模拟高速铣削加工过程,能够进一步用于研究切削参数与切削力、切削热之间的关系,进行切削参数及刀具寿命优化.     

基于次摆线轨迹的铝合金高速铣削有限元仿真

为了避免用圆弧线来描述铣刀刀尖运动轨迹带来的误差,更精确地实现铣削加工过程的模拟,在构造铣削加工有限元模型的过程中引入刀齿运动的真实轨迹即摆线,并同时实现刀具的旋转运动和进给运动.研究了在刀具旋转一圈即360°的过程中,铣削力、切削温度以及有效应力的变化规律和分布情况.将有限元模拟值与经验公式以及铝合金7050高速铣削实验进行了对比,验证结果是比较一致的,说明了在数值模拟过程中建立的有限元模型是正确的.     

高速硬加工中切屑成形的有限元模拟

为了研究AISI4340钢高速加工中切屑形成机理,建立了高速加工的有限元模型.该模型采用Johnson-Cook（JC）模型作为工件材料模型,采用JC破裂模型作为工件材料失效准则,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和黏结摩擦区的修正库仑定律,并采用任意拉格朗日-欧拉方法实现切屑和工件的自动分离.利用建立的有限元模型模拟了四种切削条件下的材料加工,分析了切屑形成过程,模拟得到了不同切削条件下的切削力,并对其进行了比较.研究结果表明,在高速加工条件下形成了不连续状切屑,不连续状切屑形成机理与基于自由表面破裂的锯齿状切屑形成机理不同.     

框类整体结构件铣削加工顺序的有限元模型

为了控制尺寸大、形状复杂的航空框类整体在铣削加工时产生的变形,建立了铣削加工时的变形场和温度场的有限元模型.在深入研究残余应力施加、动态切削载荷、约束转换等铣削加工模拟关键技术的基础上,采用热力耦合模式进行了求解.利用该模型对整体框类结构件进行了奇偶铣削、偶奇铣削和顺序铣削三种加工顺序的有限元模拟.结果表明,三种模拟结果中奇偶铣削加工得到的结构件的变形最小.该模型对三种加工顺序的模拟结果与试验结果一致,可用于预测整体结构件的加工变形.     

7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM-3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。     

粉末冶金铍铝合金拉伸性能的有限元模拟

采用ANSYS有限元软件分析在微观状态下粉末冶金铍铝合金的强度、内部应力场与颗粒形状、颗粒体积分数及基体强度的关系。该方法简单易行,并能够详尽地给出材料内部应力和应变场的分布细节,为材料的微观结构设计和力学性能改善提供理论支持。结果表明,颗粒的尖锐化会导致颗粒的尖端应力集中,致使低应力水平下材料在尖端处发生断裂。因此,在材料制备的过程中,应采用球形颗粒或对颗粒进行钝化处理;同时,由于颗粒和基体弹性模量的差异,使应力主要集中在颗粒上,而应变主要分布在基体上。通过模拟,比较不同颗粒体积分数和不同基体强度模型的屈服强度。结果表明,颗粒体积分数和基体强度的增加有助于提高铍铝合金的强度。     

航空钛合金高速切削有限元建模

为了正确模拟钛合金Ti6Al4V高速切削过程中锯齿状切屑形成的过程,深入研究有限元建模过程中有限元模型的建立、材料本构关系、切屑分离准则、材料失效准则、切削热动态耗散与热传导等关键技术.结合实例,分别采用热力耦合分析和绝热分析对钛合金Ti6Al4V的加工过程进行正交切削有限元模拟.通过对2种模型获得的应力分布、温度分布、切削力曲线进行分析,以及将2种模型获得的锯齿状切屑与实际切屑形状进行对比,证明了绝热剪切是导致高速切削钛合金生成锯齿状切屑的原因.     

小方坯高速连铸时结晶器应力场有限元模拟

利用六面体八节点单元，建立结晶器的三维应力模型，利用小方坯结晶器温度场的计算结果，模拟了不同结晶器铜板厚度和不同冷却水流速下结晶器的应力．结果表明，结晶器壁越薄，变形越严重。应力越大；冷却水流速对结晶器应力的影响不大．同时表明。合适的结晶器厚度为10mm，合适的冷却水流速为9—12m／s．     

铝合金连杆大端孔高速切削表面质量的试验

在高速切削过程中,切削速度、进给速度是影响加工表面粗糙度的决定性因素．用PCD刀具对铝合金孔进行高速切削时,对不同切削参数下的表面粗糙度变化规律进行了理论分析和试验研究．通过试验确定的合理参数值可提高产品的加工质量．     

超精密切削切屑形成过程的三维有限元仿真

基于大变形有限元理论,建立了超精密切削的三维有限元模型,利用通用的商业有限元软件实现了超精密切削切屑形成过程的三维仿真．并对正交直角切削和斜角切削切屑的形成过程进行了比较深入的分析研究．结果表明：在同样切削条件下,斜角切削过程中产生的切削热、塑性应变和等效应力小于正交直角切削时产生的切削热、塑性应变和等效应力．     

制造过程关键工艺环节的有限元仿真分析

目前生产中工艺规程的制定大都建立在经验或实验的基础上 ,许多工艺环节无法进行定量计算、产品质量难以保证 ,针对这一制造难题 ,将有限元技术引入工艺过程的分析计算 .研究了切削力对薄壁零件加工变形的影响 ;建立了切削加工过程中 ,因材料去除引起毛坯初始残余应力释放与再分布 ,导致工件产生加工变形的有限元分析模型 ,并进行了实验验证 .根据有限元模拟分析结果 ,提出了相应提高工件制造精度的工艺措施     

铝合金超薄壁零件加工技术的探讨

为解决铝合金薄壁零件加工变形,提高成品合格率的问题,分析了铝合金材料性能、工艺特点,加工变形主要影响因素,制定出工艺系统保证加工精度的措施,通过试验总结出了合理选用刀具、夹具、切削用量、冷却液、稳定化时效处理以及多次走刀的加工方案.     

基于ABAQUS的汽车铝合金车轮旋转弯曲试验的数值模拟

基于旋转弯曲试验,运用有限元分析软件ABAQUS建立某铝合金车轮有限元模型,进行了车轮旋转弯曲疲劳试验的数值模拟,分析了车轮结构的薄弱处,并进行了改进设计．同时,对改进前后的车轮进行了实际的旋转弯曲台架试验,改进后的车轮通过了实际试验,与数值模拟结果一致．研究表明,有限元方法可以较好地模拟铝合金车轮旋转弯曲试验．     

一机四锭低频电磁铸造铝合金理论研究

通过ANSYS有限元对四锭低频电磁铸造铝合金时,结晶器外套材料对铸锭内部磁感应强度的影响以及4个线圈之间磁场相互影响进行了数值模拟,结果表明,当结晶器外套为导磁材料A3钢时,可以增大铸锭内部的感应强度;对多流低频电磁铸造来说,推荐线圈之间的最佳距离为:相邻线圈电流方向相同,线圈之间的距离应大于30 mm.     

铝合金板件的受压屈曲分析

针对铝合金受压及受弯构件中可能出现的局部屈曲,采用有限元方法研究了铝合金受压板件的稳定性.对国外现行规范中的设计方法进行了介绍,并对比了国外文献中的试验结果与有限元计算结果,以验证有限元方法在研究铝板受压屈曲问题上的适用性.基于有限元方法分析了影响铝板受压屈曲的各种因素,最后根据有限元的计算结果给出了铝板受压屈曲的临界宽厚比限值.分析结果表明:控制宽厚比可以有效地防止铝合金受压板件发生局部屈曲,而且所提出的板件宽厚比限值适用于铝合金受压板件的设计.