钛合金切削断裂损伤修正模型及切屑形成控制研究
发布时间：2023-04-22 17:10
钛合金因其具有导热系数低、强度高、密度小等特点而被广泛应用到航空航天关键零部件制造领域。目前关于钛合金高速切削过程中切屑形成的有限元模拟研究所用的断裂损伤模型大多基于材料的各向同性假设,未考虑材料由于经过预拉伸、轧制等工艺所产生的各向异性特征,难以准确反映切削过程中切屑的形成过程,制约了材料断裂损伤模型预测分析和高速切削模拟仿真精度的发展。论文以航空钛合金Ti-6Al-4V预拉伸板材为研究对象,沿着板材0°(RD)、30°、45°、60°和90°(TD)进行多角度取样,以此表征材料的各向异性特征;通过对不同取向下的试样进行动态拉伸实验,分析取向及应变率对力学性能的影响规律,并从微观角度(金相组织、断口形貌)对该规律进行分析;同时进行准静态拉伸实验,结合动态拉伸实验,获取构建断裂损伤模型的基础数据,引入方向角度函数,建立考虑取向影响的J-C断裂损伤模型,并通过动态拉伸实验验证模型的准确性。基于上述模型,借助有限元软件Third Wave AdvantEdge,建立高速正交切削有限元模型,进行不同取向及切削速度下的切削加工和切屑形成过程模拟,引入锯齿化程度和锯齿化频率参数用以表征切屑演化过...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 断裂损伤模型构建的意义
1.2 材料力学性能及断裂损伤模型研究现状
1.2.1 考虑各向异性的材料力学性能研究
1.2.2 材料断裂损伤模型研究
1.3 切屑形成及切屑形态有限元研究现状
1.3.1 材料力学性能对切屑形成机理的影响
1.3.2 切屑形成机理及切屑形态有限元研究
1.4 存在问题
1.5 主要研究内容
第二章 钛合金不同取向对动态拉伸力学性能的影响
2.1 钛合金Ti-6Al-4V材料性能及试样制备
2.1.1 钛合金Ti-6Al-4V材料性能
2.1.2 钛合金Ti-6Al-4V试样制备
2.2 实验原理及结果
2.2.1 实验原理
2.2.2 结果与分析
2.3 材料动态力学性能的影响研究
2.3.1 应变率对动态力学性能的影响
2.3.2 不同取向对动态力学性能的影响
2.4 拉伸断口微观组织特征与宏观性能分析
2.5 本章小结
第三章 考虑材料取向影响的J-C断裂损伤模型构建
3.1 不同取向及应变率下的失效行为分析
3.2 材料J-C断裂损伤模型参数确定
3.2.1 应变率项D4参数的确定
3.2.2 J-C断裂损伤模型构建
3.3 动态拉伸过程的有限元模拟
3.3.1 动态拉伸模型的建立
3.3.2 动态拉伸结果分析
3.4 材料断裂损伤模型验证
3.4.1 失效形式验证
3.4.2 失效应变验证
3.5 本章小结
第四章 不同取向下材料的切屑形成过程模拟研究
4.1 高速正交切削模拟模型参数确定
4.1.1 切削模型的建立
4.1.2 材料模型参数确定
4.1.3 刀-屑接触摩擦模型
4.1.4 切屑断裂准则的确定
4.2 基于高速正交切削参数的切削过程模拟
4.2.1 切削条件设定
4.2.2 切屑形成过程的模拟结果
4.3 切削条件与材料力学性能对切屑形态的影响
4.3.1 切削速度对切屑形态的影响
4.3.2 材料取向对切屑形态的影响
4.4 本章小结
第五章 包含各向异性特征的材料取向对高速切削切屑形态影响分析
5.1 高速切削实验方案
5.1.1 实验方案设计
5.1.2 试样获取与微观检测
5.2 切屑形态影响因素分析
5.2.1 不同取向及切削速度对切屑形态影响分析
5.2.2 不同取向下材料碎断切屑形成分析
5.3 不同取向下切屑形成与控制研究
5.3.1 高速切削模型验证
5.3.2 不同取向下切屑锯齿化敏感性分析及控制
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
附录
一、在校期间发表论文及专利
二、在校期间参与项目
三、在校期间获奖情况
本文编号：3798065
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 断裂损伤模型构建的意义
1.2 材料力学性能及断裂损伤模型研究现状
1.2.1 考虑各向异性的材料力学性能研究
1.2.2 材料断裂损伤模型研究
1.3 切屑形成及切屑形态有限元研究现状
1.3.1 材料力学性能对切屑形成机理的影响
1.3.2 切屑形成机理及切屑形态有限元研究
1.4 存在问题
1.5 主要研究内容
第二章 钛合金不同取向对动态拉伸力学性能的影响
2.1 钛合金Ti-6Al-4V材料性能及试样制备
2.1.1 钛合金Ti-6Al-4V材料性能
2.1.2 钛合金Ti-6Al-4V试样制备
2.2 实验原理及结果
2.2.1 实验原理
2.2.2 结果与分析
2.3 材料动态力学性能的影响研究
2.3.1 应变率对动态力学性能的影响
2.3.2 不同取向对动态力学性能的影响
2.4 拉伸断口微观组织特征与宏观性能分析
2.5 本章小结
第三章 考虑材料取向影响的J-C断裂损伤模型构建
3.1 不同取向及应变率下的失效行为分析
3.2 材料J-C断裂损伤模型参数确定
3.2.1 应变率项D4参数的确定
3.2.2 J-C断裂损伤模型构建
3.3 动态拉伸过程的有限元模拟
3.3.1 动态拉伸模型的建立
3.3.2 动态拉伸结果分析
3.4 材料断裂损伤模型验证
3.4.1 失效形式验证
3.4.2 失效应变验证
3.5 本章小结
第四章 不同取向下材料的切屑形成过程模拟研究
4.1 高速正交切削模拟模型参数确定
4.1.1 切削模型的建立
4.1.2 材料模型参数确定
4.1.3 刀-屑接触摩擦模型
4.1.4 切屑断裂准则的确定
4.2 基于高速正交切削参数的切削过程模拟
4.2.1 切削条件设定
4.2.2 切屑形成过程的模拟结果
4.3 切削条件与材料力学性能对切屑形态的影响
4.3.1 切削速度对切屑形态的影响
4.3.2 材料取向对切屑形态的影响
4.4 本章小结
第五章 包含各向异性特征的材料取向对高速切削切屑形态影响分析
5.1 高速切削实验方案
5.1.1 实验方案设计
5.1.2 试样获取与微观检测
5.2 切屑形态影响因素分析
5.2.1 不同取向及切削速度对切屑形态影响分析
5.2.2 不同取向下材料碎断切屑形成分析
5.3 不同取向下切屑形成与控制研究
5.3.1 高速切削模型验证
5.3.2 不同取向下切屑锯齿化敏感性分析及控制
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
附录
一、在校期间发表论文及专利
二、在校期间参与项目
三、在校期间获奖情况
本文编号：3798065
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3798065.html
