摘要：随着计算机技术的发展,有限元仿真越来越广泛应用于切削加工中参数优化、切削机理研究等领域。John-Cook(J-C)本构模型是高温合金切削仿真的基础,关系到仿真结果的准确性与可靠性。针对传统的霍普金森杆试验(SplitHopkinson pressure bar, SHPB)获得的材料流动特性不能准确描述切削加工中材料的热塑性变形,其参数辨识的结果与实际切削状况有较大偏差的问题。提出了一种基于OXLEY切削理论和直角切削试验相结合的高温合金J-C本构参数逆向辨识方法。首先,基于不等分剪切区模型,给出了切削过程中应变、应变率、剪切区温度的分布规律;然后,针对传统车削与二维仿真模型无法直接比较的问题,设计并搭建了直角切削试验平台;最后,基于不等分剪切区模型与直角切削试验,分别计算了主剪切面流动应力的理论值和试验值,在给定本构参数约束条件下,以理论值与试验值差距最小为目标函数,通过遗传算法搜索本构参数的最优组合,实现了5个J-C本构参数(初始屈服应力A,应变强化系数B,应变率强化系数C,热软化系数m,加工硬化指数n)的最小二乘辨识。最后,将获得J-C本构参数的仿真值与试验结果进行对比,验证了逆向辨识方法的可行性与本构模型的准确性。

摘要：为深入揭示碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic/polymer,CFRP)切削机理,针对目前宏观单相有限元方法无法直观体现纤维和基体的失效形式、切屑类型等问题,借助数值仿真方法建立了CFRP直角切削的三维多相有限元模型。测量刀具刀尖形貌,根据刀具和CFRP设计数据提取CFRP纤维、基体细观几何信息,建立直角切削细观几何模型;基于定义材料本构用户子程序(User subroutine to define material behavior,VUMAT)分别定义纤维和基体的材料本构(弹塑性、失效准则、损伤演化方式),对不同纤维方向角的三维多相CFRP直角切削模型进行仿真分析;设计直角切削试验对仿真结果进行对比验证。仿真结果直观地展示了基体和纤维的失效形式、切屑形成过程、不同情况下切削亚表面损伤深度,通过各种情况下切削力数据的分析,揭示了切削力随纤维方向角的变化规律,并通过试验验证了该有限元建模仿真方法的有效性。

摘要：切削力的理论计算及其准确预报是金属切削领域和刀具设计的重要课题之一。本文给出了考虑刃口半径作用的切削模型 ,分析了临界切削厚度对切削力的影响 。

摘要：为了研究304不锈钢在切削加工中的温度分布情况,根据非等分剪切区模型和Waldorf的刀具磨损力模型,分别计算了主剪切面上的剪切力和刀具后刀面磨损带作用下的切削力,通过热源法建立了直角切削中工件加工表面及次表面的温度分布解析模型,预测出了304不锈钢工件在不同切削条件下加工表面和次表面的温度分布情况,预测的结果与有限元软件仿真结果基本一致。建立的模型仅需要输入工件材料属性参数和切削条件就能预测出工件加工表面及次表面的温度分布。

摘要：文章通过设计的直角切削实验装置,研究铝合金211z.1切削加工的摩擦系数、摩擦角和剪切角随着切削速度的变化规律,将剪切角的实验结果与Merchant、Lee-Shaffer剪切角模型理论计算结果和有限元模拟结果进行对比,发现Merchant公式计算和实验测量的剪切角有良好的一致性,其剪切角偏差值最小。进而利用origin8.0软件,修正Merchant剪切角计算模型,与实验结果具有极小的偏差,表明该修正模型适用于铝合金211z.1剪切角的计算。

摘要：针对在实际生产中选择和优化设计刀片刃口参数的难题,采用了多种有限元模型对不同刀片刀尖圆弧半径的直角切削试验进行仿真。通过有限元仿真得到的刀片主切削力和刀片温度场分布都吻合于实际的切削情况,为以后的刀片刀尖圆弧半径的选择和优化设计提供了一种有效的解决方案。

摘要：以钛合金Ti6Al4V为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,进行二维切削仿真分析。采用正交实验设计方法、极差分析和方差分析方法,研究刀具前角、切削深度、切削速度等工艺参数对切削力与切削温度的影响规律。仿真试验结果表明,在实验参数范围内切削力随切削深度的增大而增大,随切削速度的增大先减小后增大;切削变形区最高温度随切削深度、切削速度的增大而增大;较大的刀具前角有利于减小切削力和切削温度;刀具前角为10°,切削深度为0.3mm,切削速度为180m/min时切削力平均值最小;刀具前角为10°,切削深度为0.3mm,切削速度为60m/min时切削变形区最高温度最低。

摘要：对金属正交切削过程的仿真,方便和快捷地对刀具—工件系统进行造型是必要的。本文通过建立刀具、工件的参数化模型并选用了合适的造型方式,应用数据库技术,采用C++Builder软件完成了接口设计;给定刀具的结构尺寸、几何角度和工件的几何尺寸以及刀具与工件的相对位置,即可生成二维造型的的过程文件,并在Marc软件环境中完成刀具—工件的建模。最后介绍了刀具—工件的参数化造型的关键技术及其过程。从而为正交切削过程的数值模拟奠定了基础。