一种基于晶界硬化效应的微细切削本构模型

发布时间：2024-02-29 02:37

　　从细微晶粒层面考虑了跨晶界切削、切削颤振等问题,基于晶界硬化效应的霍尔-佩奇定律和常规金属切削本构模型,建立了一种包含材料晶粒平均粒径的微细切削本构模型。通过仿真和切削力试验,对模型的系数进行了修正。研究结果表明,晶粒平均粒径在0.07⁰.20 mm时,晶界强化效应较为明显,当晶粒平均粒径超过0.20 mm时,微细切削本构模型对切削力的预测趋势逐渐趋近于常规金属切削本构模型。且随着晶粒平均粒径的增大,常规金属切削本构模型与微细切削本构模型的预测差值逐渐减小。试验数据与理论数据对比验证了微细切削本构模型的准确性。

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【部分图文】：

图1平均晶粒度计算示意图

晶粒度(G)表示晶粒大小的尺度。其测定方法有比较法、平均晶粒计算法和截距法[14]。平均晶粒计算法相比于其他两种方法计算更为简便，在仿真中更为实用。平均晶粒计算法的具体实施方式如图1所示，在显微镜的毛玻璃或照片上划一个直径为?79.8mm的圆，面积为5000mm2，选定放大倍....

图2平均粒径d与晶内阻力权重fin的二次拟合曲线

经二次拟合可得平均晶粒粒径d与阻力权重fin的关系(拟合的确定系数为0.993)如式(10)所示。拟合曲线如图2所示。2.2.3晶内和晶界流动应力

图3子程序开发流程图

根据VUMAT开发准则、弹塑性力学以及应力更新算法，可以实现用户自定义本构模型的开发与编译，引入晶界硬化效应的本构模型子程序开发的流程图，如图3所示。2.4微细切削本构模型仿真对比

图4多晶体几何模型

基于结晶过程中形核扩张的最速成型原理，采用泰森多边形(Voronoi)对真实材料的晶粒进行几何近似建模。在MATLAB中编写程序代码，通过ABAQUS子程序接口生成工件几何模型，通过控制各坐标散布的随机点数量实现不同的晶粒大小。图4为已划分过Voronoi晶粒近似结构的工件模型，....

本文编号：3914365