本文關鍵詞：考慮材料損傷影響的切削力模型研究

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【摘要】：切削力是金屬切削加工過程中的重要物理量之一,直接影響工件加工表面質量、刀具磨損以及機床功率消耗,是選擇機床、刀具、夾具及切削加工工藝參數(shù)的重要依據(jù)。高速切削加工過程中的大應變、高應變率及高溫環(huán)境有利于形成鋸齒形切屑,材料發(fā)生絕熱剪切失穩(wěn)。而已有的切削力模型,對絕熱剪切造成的材料損傷考慮不足,導致切削力模型與高速切削實際加工情況有較大偏差。本文在切削力建模研究中考慮了金屬材料的絕熱剪切損傷機理,使切削力預測中能充分考慮材料性能參數(shù)變化對切削力的影響。主要研究內容如下：首先通過對AISI-1045鋼進行高速正交切削實驗,得到切削力、切屑形態(tài)及切屑損傷之間的對應關系。實驗結果表明,切削力隨切屑形態(tài)的變化而變化,切屑形態(tài)的改變與絕熱剪切現(xiàn)象有關,由高溫引起的材料熱軟化率增強和由材料韌性斷裂造成的損傷對切削力有較大影響。對已有的Johnson-Cook本構模型進行改進,使模型中考慮高速切削絕熱剪切損傷,得到含損傷變量的材料本構模型。將新的材料本構模型應用于現(xiàn)有切削力預測中,建立新的切削力解析模型。新模型中不僅考慮了材料應變率效應、熱軟化效應,也考慮了絕熱剪切損傷對切削力的影響。最后以AISI-1045鋼為例,利用MATLAB軟件對切削力計算過程進行編程,計算得出不同參數(shù)下切削力的值,并與同參數(shù)下的實驗結果及未考慮絕熱剪切損傷時切削力的預測值進行比較。結果表明,在考慮損傷后切削力的預測值誤差變小,更適合應用于高速切削加工。本文利用含損傷的本構關系模型對已有的切削力模型進行改進,使得新模型更加符合高速切削實際情況,拓展了切削力模型在高速切削加工中的應用。研究結果有利于深入揭示高速切削加工機理,有利于促進高速切削加工技術的深入應用。
【關鍵詞】：切削力 高速切削加工 材料本構模型 絕熱剪切損傷 切削力模型
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG501
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 切削力模型研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 經驗公式法10-11
• 1.2.2 半經驗力學模型11
• 1.2.3 有限元方法11
• 1.2.4 分析建模法11-15
• 1.3 存在的問題分析15
• 1.4 課題研究目標及主要研究內容15-17
• 1.4.1 課題研究目標15-16
• 1.4.2 課題主要研究內容16-17
• 2 高速正交切削實驗研究17-37
• 2.1 實驗條件17-24
• 2.1.1 實驗材料和實驗設備17-20
• 2.1.2 實驗原理及實驗方案20-24
• 2.2 實驗結果24-36
• 2.2.1 切削力與切屑形態(tài)分析24-30
• 2.2.2 切屑形態(tài)形成機理的微觀分析30-36
• 2.3 本章小結36-37
• 3 含損傷材料本構模型的建立37-47
• 3.1 材料本構關系模型37-39
• 3.2 材料損傷演化過程39-41
• 3.2.1 損傷力學介紹39-40
• 3.2.2 絕熱剪切帶微孔洞損傷演化模型40-41
• 3.3 損傷函數(shù)的定義及演化方程41-45
• 3.4 考慮損傷的材料動態(tài)塑性本構關系45-46
• 3.5 本章小結46-47
• 4 考慮材料損傷的切削力模型47-57
• 4.1 Oxley模型的不足與改進47-49
• 4.2 基于含損傷本構關系的切削力模型的建立49-56
• 4.2.1 剪切面AB參數(shù)計算49-51
• 4.2.2 刀-屑接觸面51-53
• 4.2.3 切削力計算53-56
• 4.3 本章小結56-57
• 5 切削力模型的實驗驗證與討論57-61
• 5.1 切削力計算57-58
• 5.2 切削力預測值與實驗結果對比討論58-60
• 5.3 本章小結60-61
• 結論61-62
• 參考文獻62-66
• 附錄A 基于Oxley理論的公式推導66-70
• 附錄B 切削力模型計算的MATLAB程序語言70-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況74-75
• 致謝75-76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉先蘭;張文玉;劉楚明;;細觀損傷力學及其在金屬塑性加工中的應用[J];鍛壓技術;2008年01期

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本文編號：1059901