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基于ABAQUS的不锈钢材料切削过程的模拟与数值分析

作　者: 姚嵩
导　师: 胡于进
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 不锈钢有限元仿真直角切削三维铣削切屑分离
分类号: TG501
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 164次
引　用: 1次
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内容摘要

不锈钢材料由于其优异的机械性能和化学性质在航天、航海、核设备方面有广阔的运用。由于不锈钢材料的难加工性,使得其加工过程中切削效率低和零件的加工表面质量不高,同时刀具磨损严重。这些问题都成为了制约不锈钢材料加工发展的障碍,成功的克服这些问题同时也将对提高其它难加工材料的加工水平提供参考,对我国的装备制造业的发展有着重要的意义论文研究了不同切削参数对直角切削和立铣过程的切削力、切削温度和切屑的影响。1.通过研究AISI-316L材料Johnson-cook本构方程、刀-屑接触模型、切屑分离模型、切屑损伤断裂等关键技术建立了正交切削有限元模型。其中切屑分离模型是整个切削模拟过程中最重要部分,对切屑的形成机理也有重要作用,论文采用单元累进损伤失效技术,将上述关键技术分别应用在切削过程的有限元仿真中。2.通过商业有限元软件ABAQUS对切削过程进行仿真,研究了在切削过程中切削速度、进给量等加工参数应力、应变、温度等结果的影响。分析比较了切屑形成的原因和影响因素。最后比较了在相同条件下,不同几何模型对仿真结果的切削力的影响。3.对立铣刀几何模型进行了简化,建立了三维立铣削的切削加工模型,通过对仿真结果与实验的比较,讨论了切削速度、进给量等加工参数对于铣削力等影响。最后,总结全文,提出了论文所建立的切削过程的有限元模型的不足之处,并对未来的发展进行展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
1. 绪论  7-13
  1.1 课题来源  7
  1.2 课题的目的和意义  7-8
  1.3 不锈钢的切削加工特点  8-9
  1.4 不锈钢切削有限元仿真的研究进展  9-12
  1.5 本文的研究的主要内容和文章结构  12-13
2. 切削加工过程中有限元建模关键问题的处理  13-24
  2.1 有限元法及有限元分析软件ABAQUS 简介  13-14
  2.2 有限元分析的主要过程  14-16
  2.3 材料模型的本构关系  16-20
  2.4 接触摩擦模型  20-21
  2.5 实验模型准确性验证  21-23
  2.6 本章小结  23-24
3. 直角切削的有限元模拟  24-43
  3.1 切削模型的分析  24-28
  3.2 不锈钢AISI-316L 材料参数  28
  3.3 直角切削有限元模型  28-32
  3.4 AISI-316L 不锈钢切削模拟仿真结果分析与讨论  32-37
  3.5 锯齿切屑实验结果比较  37-41
  3.6 本章小结  41-43
4. 立铣的有限元模拟  43-52
  4.1 铣削过程的有限元模型的建立  43-44
  4.2 立铣实验及铣削有限元结果分析  44-50
  4.3 本章总结  50-52
5. 结论与展望  52-54
  5.1 总结  52
  5.2 展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录  59

基于ABAQUS的不锈钢材料切削过程的模拟与数值分析

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