本文關鍵詞：面向45~#鋼切削殘余應力仿真的JC本構模型參數和刀—屑摩擦系數的確定

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【摘要】：在加工過程中,零件表面無可避免地會產生殘余應力,殘余應力直接影響加工零件的使用性能和疲勞壽命,使用有限元軟件對切削過程中的殘余應力進行仿真是研究殘余應力的一種重要手段,建立準確的殘余應力仿真模型對于指導生產加工具有重要的工程應用價值。有限元關鍵技術中的工件的材料本構模型和刀-屑摩擦系數對殘余應力仿真結果有著重要的影響,準確確定仿真過程中的材料本構模型參數和刀-屑摩擦系數是提高殘余應力仿真精度的關鍵�；趯I(yè)切削有限元軟件Advant Edge FEM研究45#鋼不同的JC本構模型和刀-屑摩擦系數對切削力和殘余應力仿真結果的影響,得出了主切削力對本構模型參數的變化更為敏感而進給力對刀-屑摩擦系數的變化更為敏感這一結論。提出結合有限元法和切削實驗確定45#鋼的JC本構模型參數和刀-屑摩擦系數的方法,以提高切削殘余應力的仿真精度。對有限元反向求解法做出改進并以此確定45#鋼JC本構模型參數,與未改進的方法相比,保持相同的切削力預測精度,卻減少了40%工作量;與通過切削試驗法和SHPB實驗確定的材料JC本構模型參數相比,具有更高的切削力預測精度,表明了改進的有限元反向求解法的高效性和合理性。結合有限元法和正交車削試驗確定刀-屑摩擦系數,并建立刀-屑摩擦系數關于切削變量和刀具前角的經驗模型;確定不同切削條件下的刀-屑摩擦系數并將其代入有限元軟件進行切削力仿真,主切削力和進給力的平均相對誤差分別為12.46%、2.99%。最后根據所提方法確定45#鋼的JC本構模型參數和刀-屑摩擦系數并建立切削殘余應力的仿真模型,提取最大殘余拉應力仿真值,與實驗實測值進行比較,平均誤差為7%;同時,仿真殘余應力與實測殘余應力的分布趨勢大致吻合,證明所提方法的可行性和正確性。
【關鍵詞】：殘余應力 有限元法 JC本構模型 刀-屑摩擦系數
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG501
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題的來源、目的及意義8-9
• 1.2 國內外研究現狀9-14
• 1.3 主要研究內容及結構安排14-15
• 1.4 本章小結15-16
• 2 不同的 45~#鋼JC本構模型和刀-屑摩擦系數對仿真結果影響的分析16-26
• 2.1 Advant Edge有限元軟件概述和正交切削45~#鋼有限元模擬16-18
• 2.2 材料JC本構模型對仿真結果影響的分析18-22
• 2.3 刀-屑摩擦系數對仿真結果影響的分析22-25
• 2.4 本章小結25-26
• 3 45~#鋼JC本構模型參數的確定26-40
• 3.1 基于有限元法確定材料JC本構模型參數26-34
• 3.2 基于DPZD模型確定材料JC本構模型參數34-37
• 3.3 確定材料JC本構模型參數方法的比較37-39
• 3.4 本章小結39-40
• 4 刀-屑摩擦系數模型的建立及分析40-50
• 4.1 刀-屑摩擦系數的確定方法40-41
• 4.2 刀-屑摩擦系數模型的建立與驗證41-46
• 4.3 刀-屑摩擦系數模型的分析46-49
• 4.4 本章小結49-50
• 5 切削殘余應力仿真模型的建立及殘余應力預測50-55
• 5.1 殘余應力產生機理50
• 5.2 切削殘余應力仿真模型的建立50-51
• 5.3 殘余應力預測51-53
• 5.4 本章小結53-55
• 6 總結與展望55-57
• 6.1 全文總結55-56
• 6.2 研究展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-63
• 附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文63

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本文編號：756802