基于ABAQUS的二维切削仿真摩擦模型研究

发布时间：2017-06-14 18:13

  本文关键词：基于ABAQUS的二维切削仿真摩擦模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机技术的快速发展,有限元仿真已经被广泛地应用于金属切削过程的研究。切削加工过程物理仿真能预测真实切削状态的切削力及切削温度、工件的残余应力以及切屑形态等结果。刀具工件接触界面的摩擦模型是影响切削加工过程仿真结果准确度的重要因素。为了更加准确地模拟切削加工过程,更好地了解金属加工过程中刀具与工件材料的接触摩擦状态,需要建立一个能准确描述金属切削过程的摩擦模型。本文采用ABAQUS软件建立了钛合金Ti-6Al-4V的二维正交平面应变切削几何模型,主要开展了如下工作:1、在研究了金属切削过程中刀具工件接触摩擦理论的基础上,利用ABAQUS仿真软件及其二次开发平台VFRIC,使用Fortran语言编写了剪切-滑移摩擦模型、与温度相关的变摩擦系数摩擦模型的子程序,同时详细阐述了三种摩擦模型的机理及其应用范围。2、简要叙述了二维仿真建模中材料本构模型、摩擦模型选择、边界条件、分离准则等仿真要素,将不同切削条件下三种摩擦模型模拟的切削力、切削温度与实验测得的数据进行对比分析,获得了钛合金Ti-6Al-4V切削过程中三种摩擦模型仿真结果相对于实验值的误差以及切削温度、切削力随切削速度、进给量变化的一般性规律。3、在研究金属切削过程中切屑形成机理及切屑类型的基础上,结合相应时间节点的仿真变形云图与切削力曲线,分析了钛合金Ti-6Al-4V锯齿状切屑节块的形成过程。将不同切削速度下实验采集的切屑形貌与三种摩擦模型下的切屑形状进行对比,同时分析了不同切削速度下实验与三种摩擦模型仿真测得的齿距、锯齿化系数、剪切角的变化曲线,并评价了三种摩擦模型的异同。
【关键词】：有限元仿真 摩擦模型 ABAQUS 切削力 切削温度 切屑
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 Ti-6Al-4V及其切削加工性13-14
• 1.1.1 Ti-6Al-4V介绍13-14
• 1.1.2 Ti-6Al-4V切削加工性14
• 1.2 切削仿真的研究现状14-15
• 1.3 切削仿真摩擦模型的研究现状15-18
• 1.4 论文研究内容安排18-20
• 1.4.1 论文研究思路18-19
• 1.4.2 论文的章节安排及主要内容19-20
• 第二章 摩擦模型用户子程序的二次开发20-32
• 2.1 VFRIC子程序二次开发平台20-23
• 2.1.1 ABAQUS简介20-21
• 2.1.2 ABAQUS子程序二次开发语言21
• 2.1.3 ABAQUS子程序二次开发软件安装21-22
• 2.1.4 摩擦模型子程序在ABAQUS运算中的调用22-23
• 2.2 刀具工件间的接触摩擦理论23-25
• 2.2.1 接触状态23-24
• 2.2.2 典型摩擦模型理论24-25
• 2.3 摩擦模型子程序的开发25-30
• 2.3.1 剪切-滑移摩擦模型子程序的开发26-28
• 2.3.2 与温度相关的变摩擦系数摩擦模型28-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 摩擦模型对仿真切削力及温度的影响分析32-48
• 3.1 Ti-6Al-4V二维切削仿真模型的建立32-38
• 3.1.1 有限元仿真模型的建立流程32-33
• 3.1.2 几何模型的建立33-34
• 3.1.3 定义材料属性34-36
• 3.1.4 定义接触与摩擦36-37
• 3.1.5 定义分析步及输出设置37
• 3.1.6 定义边界条件37-38
• 3.2 不同摩擦模型对仿真切削力影响的对比分析38-42
• 3.2.1 切削力的对比分析38-40
• 3.2.2 切削力随切削速度变化的分析40-41
• 3.2.3 切削力随进给量变化的分析41-42
• 3.3 不同摩擦模型对仿真切削温度影响的对比分析42-46
• 3.3.1 切削温度的对比分析42-44
• 3.3.2 切削温度随切削速度变化的分析44-45
• 3.3.3 切削温度随进给量变化的分析45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 摩擦模型对仿真切屑形成的影响分析48-58
• 4.1 金属切削中材料变形过程48-49
• 4.2 切屑形成过程仿真分析49-51
• 4.3 摩擦模型对仿真切屑形貌影响的分析51-57
• 4.3.1 切屑形貌分析51-53
• 4.3.2 齿距与锯齿化程度分析53-55
• 4.3.3 剪切角随切削速度变化的分析55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 总结与展望58-61
• 5.1 总结58-59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴红兵;贾志欣;刘刚;毕运波;董辉跃;;航空钛合金高速切削有限元建模[J];浙江大学学报(工学版);2010年05期

2 朱江新;阳平;;切削工艺参数对切屑形状的影响及其有限元分析[J];工具技术;2010年03期

3 杨振朝;张定华;姚倡锋;任军学;田卫军;;高速铣削速度对TC4钛合金表面完整性影响机理[J];南京航空航天大学学报;2009年05期

4 曹自洋;何宁;李亮;朱文明;;高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟[J];中国机械工程;2008年20期

5 王霄;卢树斌;高传玉;;高速金属切削的摩擦分析及有限元模拟[J];润滑与密封;2007年01期

6 付艳艳;宋月清;惠松骁;米绪军;;航空用钛合金的研究与应用进展[J];稀有金属;2006年06期

7 魏树国;吴照银;马光锋;;钛合金的切削加工性及其改善方法[J];工具技术;2005年12期

8 赵军,孟辉,王素玉,贾秀杰,李作丽;高速切削锯齿状切屑的有限元模拟[J];工具技术;2005年01期

9 宗文俊,王洪祥,李旦,程凯,董申;基于有限元法分析超精密切削中的摩擦问题[J];制造技术与机床;2004年08期

10 齐德新,马光锋,张桂木;钛合金切削加工性综述[J];煤矿机械;2002年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王晓琴;钛合金Ti6Al4V高效切削刀具摩擦磨损特性及刀具寿命研究[D];山东大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 付杰;难加工金属材料切削加工过程物理仿真与试验研究[D];湖南大学;2013年

2 张德强;高速车削钛合金Ti6Al4V力热特性研究[D];哈尔滨理工大学;2012年

3 朱雨恩;钛合金切削中锯齿形切屑的绝热剪切带组织演变及其形成机理的研究[D];华南理工大学;2010年

4 倪斌;40CrNiMoA淬硬钢高速干切削过程的有限元仿真[D];昆明理工大学;2010年

  本文关键词：基于ABAQUS的二维切削仿真摩擦模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：450207