基于多尺度仿真的高速切削GH4169切削机理的研究
发布时间：2020-12-29 11:32
镍基高温合金GH4169的晶体结构为体心四方γ’’和面心立方γ’,因此具有高屈服强度、高耐腐蚀性以及优良的高温抗氧化性等优点,被广泛应用于航空航天等领域。GH4169的合金成分主要包含TiC、NbC、MoC以及SiO2等相间硬质点,由于这些硬质点具有极高的硬度,导致切削过程中切削变形复杂、切削温度高、切削力大且波动大、刀具磨损严重以及产生残余应力等,进而导致表面质量不易保证。由于GH4169材料中的脆性相等硬质颗粒的材料属性和失效准则与基体材料存在差异,并且颗粒的大小,形状及其分布都是随机的,所以传统的单一尺度金属切削仿真模型已经不再适用于GH4169的研究。因此,本文进行基于多尺度仿真的高速切削GH4169的切削机理研究。通过在切削模型里加入含有cohesive单元的脆性相颗粒来建立GH4169的多尺度有限元模型,从切屑形态和切削力两个方面验证多尺度有限元模型的准确性;与不加脆性相的有限元切削仿真模型相比,加入脆性相颗粒后切屑形态、切削力大小与波动等均与实验结果更加接近。利用所建的多尺度模型进一步研究脆性相对锯齿形切屑形态的影响规律,以及脆性相对基体晶粒位错滑移...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GH4169的应用领域
造成切削层表面产生微裂纹，微裂estawi 等认为锯齿形切屑的形成不仅释裂纹的产生和扩展，表面能与应变[12]。不断发展，数值仿真技术在切削加脆性断裂准则作为边界条件，研究切屑中出现裂纹的一个重要原因[13]程进行模拟研究，发现锯齿状切屑是唐志涛建立了热－弹塑性方程，该本推导出的，成功预测了切削铝合金通大学的陈明通过有限元方法创建了切削速度与进给量，还加入了切铣削钛合金 Ti-6Al-4V 进行仿真分析状态产生突变引起裂纹出现，随后，变造成连续屑变为锯齿屑,其物理模
图 1.3 硬质合金刀具磨损形态[21]近年来，许多研究者采用有限元技术对刀具磨损进行了研究。Yan 等采用有建立了可以模拟粘结磨损与扩散磨损的磨损率模型，并通过增大传热系数的了刀具表面轮廓的光滑处理的问题[22]。Attanasio 等基于改进的 Takeyama&M，使用 Deform 3D 软件模拟了刀具的整个磨损过程[23]。根据 Usui 的粘结磨论，Yen 等使用有限元软件建立了切削模型并成功预测了正交切削时刀具前的磨损[24]。L.J.Xie 等通过二次编程推算出刀具磨损量，研究了刀具的轮廓，并预测前刀面的氧化磨损[25]。M. Binder 等基于 Usui 磨损率方程，利用法建立了刀具磨损模型并将有限元模拟得到的局部热、机械载荷转化为局部6]。Zhang 等通过用 AdvantEdge 模拟了钻削过程，发现刀具磨损出现在钻头的位置，刀具的温度急剧升高是刀具磨损的主要原因之一[27]。许多学者对刀具磨损进行了预测研究。Yen 等使用 Deform 2D 建立了I1045 钢时硬质合金刀具的磨损模型，指出： Usui 模型可以相对准确的预测，不过忽略了材料回弹对后面磨损的影响，导致后刀面磨损 VB 较试验值要低
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同热处理的热连轧GH4169合金组织及抗蠕变性能研究[J]. 孔永华,刘瑞毅,王飞,陈国胜,谢黎雄,朱世根. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
[2]粉末冶金铍铝合金相界面微观应力场的有限元分析[J]. 冯婷,马玲,焦旗,赵双群. 兵器材料科学与工程. 2010(04)
[3]ABAQUS自动化建模技术在纤维复合材料微结构建模中的应用[J]. 任军强,李旭东,周兰,王国梁. 甘肃科技. 2010(13)
[4]基于Python-Abaqus复合材料代表性体积元的数值模型[J]. 章继峰,王振清,周健生,张博明. 宇航材料工艺. 2009(03)
[5]切削加工表面残余应力研究的现状与进展[J]. 刘海涛,卢泽生,孙雅洲. 航空精密制造技术. 2008(01)
[6]金属切削加工热弹塑性大变形有限元理论及关键技术研究[J]. 唐志涛,刘战强,艾兴,付秀丽. 中国机械工程. 2007(06)
[7]强化冷却下正交切削Ti6Al4V合金的有限元分析[J]. 赵威,何宁,李亮. 华南理工大学学报(自然科学版). 2006(07)
[8]高速铣削合金铸铁时锯齿状切屑形成的有限元模拟[J]. 阮景奎,柯映林,杨勇. 工具技术. 2006(04)
[9]含圆形夹杂两相材料界面变形与损伤特性的数值模拟[J]. 牛鑫瑞,余寿文,冯西桥. 机械强度. 2005(05)
[10]具有大量椭圆颗粒/孔洞随机分布区域的计算机模拟及其改进三角形自动网格生成算法[J]. 李友云,崔俊芝. 计算力学学报. 2004(05)
硕士论文
[1]钛合金车削已加工表面残余应力建模与试验研究[D]. 马艳.哈尔滨理工大学 2014
[2]碳纳米管增强镁基复合材料应力应变场的有限元数值模拟研究[D]. 焦琨.兰州理工大学 2010
[3]切削加工热力耦合建模及其试验研究[D]. 张东进.上海交通大学 2008
本文编号：2945571
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GH4169的应用领域
造成切削层表面产生微裂纹，微裂estawi 等认为锯齿形切屑的形成不仅释裂纹的产生和扩展，表面能与应变[12]。不断发展，数值仿真技术在切削加脆性断裂准则作为边界条件，研究切屑中出现裂纹的一个重要原因[13]程进行模拟研究，发现锯齿状切屑是唐志涛建立了热－弹塑性方程，该本推导出的，成功预测了切削铝合金通大学的陈明通过有限元方法创建了切削速度与进给量，还加入了切铣削钛合金 Ti-6Al-4V 进行仿真分析状态产生突变引起裂纹出现，随后，变造成连续屑变为锯齿屑,其物理模
图 1.3 硬质合金刀具磨损形态[21]近年来，许多研究者采用有限元技术对刀具磨损进行了研究。Yan 等采用有建立了可以模拟粘结磨损与扩散磨损的磨损率模型，并通过增大传热系数的了刀具表面轮廓的光滑处理的问题[22]。Attanasio 等基于改进的 Takeyama&M，使用 Deform 3D 软件模拟了刀具的整个磨损过程[23]。根据 Usui 的粘结磨论，Yen 等使用有限元软件建立了切削模型并成功预测了正交切削时刀具前的磨损[24]。L.J.Xie 等通过二次编程推算出刀具磨损量，研究了刀具的轮廓，并预测前刀面的氧化磨损[25]。M. Binder 等基于 Usui 磨损率方程，利用法建立了刀具磨损模型并将有限元模拟得到的局部热、机械载荷转化为局部6]。Zhang 等通过用 AdvantEdge 模拟了钻削过程，发现刀具磨损出现在钻头的位置，刀具的温度急剧升高是刀具磨损的主要原因之一[27]。许多学者对刀具磨损进行了预测研究。Yen 等使用 Deform 2D 建立了I1045 钢时硬质合金刀具的磨损模型，指出： Usui 模型可以相对准确的预测，不过忽略了材料回弹对后面磨损的影响，导致后刀面磨损 VB 较试验值要低
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同热处理的热连轧GH4169合金组织及抗蠕变性能研究[J]. 孔永华,刘瑞毅,王飞,陈国胜,谢黎雄,朱世根. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
[2]粉末冶金铍铝合金相界面微观应力场的有限元分析[J]. 冯婷,马玲,焦旗,赵双群. 兵器材料科学与工程. 2010(04)
[3]ABAQUS自动化建模技术在纤维复合材料微结构建模中的应用[J]. 任军强,李旭东,周兰,王国梁. 甘肃科技. 2010(13)
[4]基于Python-Abaqus复合材料代表性体积元的数值模型[J]. 章继峰,王振清,周健生,张博明. 宇航材料工艺. 2009(03)
[5]切削加工表面残余应力研究的现状与进展[J]. 刘海涛,卢泽生,孙雅洲. 航空精密制造技术. 2008(01)
[6]金属切削加工热弹塑性大变形有限元理论及关键技术研究[J]. 唐志涛,刘战强,艾兴,付秀丽. 中国机械工程. 2007(06)
[7]强化冷却下正交切削Ti6Al4V合金的有限元分析[J]. 赵威,何宁,李亮. 华南理工大学学报(自然科学版). 2006(07)
[8]高速铣削合金铸铁时锯齿状切屑形成的有限元模拟[J]. 阮景奎,柯映林,杨勇. 工具技术. 2006(04)
[9]含圆形夹杂两相材料界面变形与损伤特性的数值模拟[J]. 牛鑫瑞,余寿文,冯西桥. 机械强度. 2005(05)
[10]具有大量椭圆颗粒/孔洞随机分布区域的计算机模拟及其改进三角形自动网格生成算法[J]. 李友云,崔俊芝. 计算力学学报. 2004(05)
硕士论文
[1]钛合金车削已加工表面残余应力建模与试验研究[D]. 马艳.哈尔滨理工大学 2014
[2]碳纳米管增强镁基复合材料应力应变场的有限元数值模拟研究[D]. 焦琨.兰州理工大学 2010
[3]切削加工热力耦合建模及其试验研究[D]. 张东进.上海交通大学 2008
本文编号：2945571
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