基于LS-DYNA的金属切削加工有限元分析

采用有限元法对金属的切削加工过程进行了模拟,得出了工件内部应力、应变及温度的变化规律.模拟结果表明,切屑是切削层材料受到刀具前刀面的推挤,沿某一斜面发生剪切滑移形成的;切削进入稳定阶段后,材料的最大等效应力保持在某一值附近波动;钝圆半径的挤压导致成形表面产生残余应力;切削热主要集中在切屑上,切屑温度从切屑底层到外层逐渐递减.该方法弥补了实验方法冗繁的缺点,为金属切削原理的研究、切削加工工艺的设计提供了高效的方法和理论依据.     

金属切削过程有限元分析的国内外发展现状

近些年来,随着计算机硬件和软件技术的快速发展,有限元法(FEM)已经成为金属切削过程仿真的有效工具.本文着重介绍了金属切削过程有限元分析的国内外发展状况,系统地分析了二维金属切削过程、三维金属切削过程有限元分析中存在的若干问题.     

直角切削工件切削温度的有限元仿真

以传热学为基础，建立切削温度二维瞬态有限元模型。得出剪切热源引起的工件温度分布曲线。用有限元模拟温度分布，为提高零件加工精度提供了依据。     

直角自由切削新平均温度的公式

在 [日 ]臼井英治切削温度场研究基础上 ,对直角自由切削温度场进行了探讨 ,建立起新的直角自由切削平均温度理论公式 .经实验验证 ,基本解决了臼井体系理论公式计算值偏低于实际值的问题 ,为预测金属切削过程中的平均温度提供了更准确的途径     

金属切削毛刺形成的有限元模型及机理分析

金属切削毛刺是影响精密零件棱边质量及使用性能的主要因素之一．本研究建立了毛刺形成的有限元模型，并根据其模拟结果分析了毛刺形成的机理，由此将毛刺形成分为三个不同形成机理的阶段．提出了负剪切角及负变形区的概念．在本有限元模型中提出并应用了基于材料失效的切屑分离准则．模拟结果与试验结果进行了比较，取得了教好的吻合．本模型的建立为分析毛刺的形成机理及定量预报提供了一种有意义的探索途径．     

倒角刀刃切削过程中切削力的有限元法预测

提出了一个预测倒角刀刃切削过程中切削力大小的有限元分析模型．综合考虑了切削加工过程中大应变、大应变速率和高温对工件材料属性的影响，将工件材料的流动应力看成是应变、应变速率和温度的函数．模拟过程从刀具切入工件开始，到切削力达稳态为止．切屑的分离通过商业有限元分析软件Marc中的自适应网格重划分功能实现．采用不同切削条件下切削力的测量结果对有限元分析结果进行验证，发现二者具有较好的一致性．文申最后还分析了刀刃的几何参数对切削力的影响．     

基于ANSYS的连铸型材切割压断的有限元分析

利用ANSYS软件对水平连铸铸铁型材的切割压断过程进行了有限元分析,并计算了铸铁型材被压断的极限载荷。结果表明：随着连铸型材切割压断过程中切口深度的增加,压断力随之减小,切口的深度同压断力的变化基本上呈线性变化;随着切口宽度的增大,压断力随之增大,当切口宽度增大到远大于切口深度时,压断力数值接近于理论值;当切口尺寸与棒料直径之比保持不变,而同时增大n倍时,极限弯矩将增大n^3倍。     

全膜润滑金属成形工艺的有限元仿真分析

全膜润滑的金属成形的数值分析非常少,这主要是由于求解润滑模型的方法只适用于轴对称和平面应变情况.因此,本文中提出了全润滑膜润滑和金属成形有限元法相结合的统一方法,适用于稳态和非稳态的三维成形工艺,也适用于轴对称和平面应变情况.而一个轴对称拉深成形被用来做一个样板实验.该法大幅度增加了仿真的精度.而理论计算的润滑膜厚与实测值相一致,这也证明本文的方法优于其它方法.     

振动切削金属纤维过程分析／

本文应用传递函数与能量分析的方法，对振动切削金属纤维的过程进行分析，并给出了一定条件下稳定切削金属纤维的条件。     

闪温问题的有限元分析

在使用闪温准则计算胶合承载能力时,必须计算闪温和本体温度。本文使用一种新的称之为准稳态热传导的有限元方法,提出了比较精确地计算闪温和本体温度的方法,并通过试验验证了计算结果。     

弹性胀套的有限元接触分析

采用接触有限元法对弹性胀套进行应力和变形分析．得到了最危险工况下各构件的最大应力的部位，找出结构尺寸对弹性胀套应力和变形的影响，给出满足实际要求的结构尺寸。     

钢轨在轧制过程中的温度场

考虑高温金属的辐射散热，轧件内部的热传导，金属变形及塑性变形产生的热量，用二维有限元法求解了热思过程中，钢轧的温降和横断面上温度场，计算了表明，钢轨同一横断面上温差值达１００℃以上，计算值与实测轧件表面温度基本相符。     

强化冷却下正交切削Ti6Al4V合金的有限元分析

为正确分析切削介质的强化冷却对金属切削过程的影响，应用通用商业有限元软件Deform-2D，对航空用钛合金Ti6Al4V进行了强化冷却条件下的正交切削有限元模拟．通过几何建模、网格划分、边界条件的设定以及材料本构模型的选取等，模拟了Ti6Al4V合金锯齿状切屑的形成过程；文中还分析和探讨了不同强化冷却条件下的切屑形成、切削力以及切削温度的变化．结果表明：随着换热系数的增大，刀具前刀面的平均温度逐渐减小，而换热系数的高低对切削力及前刀面最高切削温度的变化无显著影响．     

振动切削中应力波传播的有限元分析

通过有限元分析验证了在振动切削时冲击载荷的作用极大的影响着切屑的形成,刀具与切屑的冲击作用使得切削加工区域的应力波不断产生并传播,正是应力波的反复作用使得切削区内的金属疲劳不断产生微裂纹和裂纹.从而表明了振动切削加工方法有利于微裂纹的萌生与扩展,并降低了刀-屑间的摩擦,使切削力降低,加工精度提高.     

二维金属切削的热力耦合模型及数值模拟

切削加工是一种重要的金属制造工艺,其中切屑成形是一种典型的大变形问题,它涉及到材料非线性、几何非线性以及边界非线性问题,还涉及到热力耦合问题.针对典型的正交切削工艺,采用大型商业有限元软件MSC.Marc,基于热弹塑性有限元方法并在一定假设的条件下建立了考虑金属正交切削热力耦合有限元模型.分析了切屑分离准则、自适应网格等切屑加工模拟的关键因素.对建立的模型进行了有限元分析,得到了切屑成形、温度分布、切削力变化等结果.     

基于单刃单磨粒正交切削的微铣磨温度仿真

建立单刃单磨粒正交切削模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法,对微尺度铣磨复合加工进行有限元仿真,分析切削过程中的温度场分布与变化情况,以及后刀面磨粒磨削对加工温度的影响.按照热源分布位置划分温度区,分析加工过程中各温度区温度变化规律.通过仿真结果发现,工件加工时温度场中的最高温度出现在磨粒磨削区和毗邻刃口处两个位置;除磨粒磨削区外,微铣磨复合加工工件各温度区温度变化规律与微铣削相同;后刀面磨粒磨削作用使切削过程中工件各温度区温度升高,离磨削区越近,温升越大.     

关于切削热传散问题的商榷

通过对切削过程产生热量的传散问题进行了分析论证,认为传入刀具的热量低于传入工件的热量.     

CBN刀具电镀过程中优化方法的研究

介绍了CBN刀具的国内发展以及电镀的工艺过程,阐述了在电镀过程中常遇到的问题,从实验的角度提出了解决方案,以改善刀具质量。     

一般壳体温度场的有限元分析

构造了一种适用于壳体温度场分析的壳体温度单元。此种单元可以假设温度沿壳体厚度方向为线性变化或二次函数变化。通过引入壳体内外表面的边界条件，最终只保留壳体中面节点温度为未知自由度；用罚函数法实现了壳体温度单元与实体温度单元的联接。由此建立的有限元表达格式在数据准备和计算机运算时间上都比现行算法节省很多。     

旋转对称壳体温度场的有限元分析

提出一种适合于分析旋转对称壳体温度场的壳体温度单元。此种单元假设温度沿厚度方向的变化可以用二次函数表示，从而精确地满足内外壁的各类边界条件；温度沿子午线方向的变化采用一般的插值函数表示、利用多点约束方程实现和旋转对称体单元的联结。由此建立的有限元分析的表达格式在数据准备和计算机运算时间上与现行算法比较都有很大程度的节省。实际算例表明此种单元的精度也是很好的。