基于ANSYS/LS-DYNA的切削过程有限元模拟

金属切削过程是一个非常复杂的弹塑性变形过程。本文运用有限元分析理论及弹性力学理论,充分考虑到材料的本构关系、切屑与材料的分离准则以及切屑与刀具间的接触与摩擦,运用数值仿真软件LS-DYNA(一款非线性显式动力学分析软件)对切削过程进行有限元分析。结果表明:切屑的形成过程是材料受到刀具挤压产生剪切滑移的过程;最大等效应力在切削起初迅速增大直至一定值附近波动,此时进入切削稳定状态;最大等效应力随着切削速度的增大而减小;切削厚度越大,最大等效应力越大。     

预应力加工表面残余应力的理论分析

提出了一种理论分析的方法，对预应力切削、磨削加工时所形成的表面残余应力进行定量分析．利用热弹塑性力学理论和有限元方法，从理论上计算已加工表面残余应力，讨论预应力加工条件对加工表面残余应力的影响，从而为表面残余应力的控制提供了理论依据。     

金属切削过程的有限元建模

金属切削过程是一个非常复杂的弹塑性变形过程,文章采用有限元方法及弹塑性变形理论,对二维金属切削的变形过程进行有限元分析。首先选用矩形单元对刀具和工件弹性阶段进行有限元建模,得出其单元节点力和节点位移之间的关系,然后利用普朗特-路斯方程,推导工件材料塑性变形时单元节点力和节点位移之间的关系,并指出金属由弹性变形到塑性变形时其单元刚度矩阵变化的规律,从而为实现金属切削过程的数值模拟提供可靠的理论基础。     

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.     

基于SPH法的金属切削大变形数值模拟

采用光滑质点流体动力学法对金属切削过程中复杂的材料本构行为进行了数值模拟,进而分析了切削加工中的基本规律.模拟结果表明,切削过程是切削层材料受刀具的挤压而产生的以剪切滑移为主的塑性变形过程;堆积在刀尖处的材料屈服强度提高,接触应力增大,使得工件表面产生显微裂纹;切削过程中,切削力逐渐增大,最后保持在一定范围内平稳变动;形成切屑后,前刀面上的最大接触应力在距离切刃一定距离处上下变动,在该位置处刀具的磨损较为严重.     

金属切削加工中的振动分析及控制途径

金属切削加工中产生的振动是一种十分有害的现象。若加工中产生了振动,刀具与工件间将产生相对位移,会使加工表面产生振痕,严重影响零件的表面质量和性能;工艺系统将持续承受动态交变载荷的作用,刀具极易磨损（甚至崩刃）,机床连接特性受到破坏,严重时甚至使切削加工无法继续进行;振动中产生的噪音还将危害操作者的身体健康。为减小振动,有时不得不降低切削用量,使机床加工的生产效率降低。因此,分析金属切削加工中的振动原因并掌握控制振动的途径是很有必要的。     

对金属切削毛刺的试验分析

讨论了在切削加工中塑流层的形成及切削毛刺的生成机理，在采用直角自由刨削加工方式中。结合前角γ０、进给量ｆ及切削速度ν等因素的变化，通过试验的方法对毛刺的影响进行了探讨。     

螺杆的预应力硬态切削加工

基于预应力切削原理,设计了一种用于车削加工的预应力加载装置,以解决对工件施加较大预应力同时进行车削的难题;采用PCBN刀具对加载不同预应力的螺杆进行了车削实验,研究了不同预应力条件下工件的预应力、工件表面的残余应力、工件表面粗糙度、预应力对切削力的影响以及PCBN刀具的磨损情况,并与普通硬态切削加工进行比较.实验结果表...     

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．     

基于有限元的金属切屑过程仿真研究

阐述了金属切削有限元仿真的优势和理论方法.基于大变形有限元理论,建立了金属切削的有限元模型,利用通用的商业有限元软件实现了切屑形成过程的仿真.通过仿真结果,可以比较直观看到应力,温度等在切屑形成过程中的分布和变化.     

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.     

基于LS-DYNA的圆柱形破片侵彻靶板有限元分析

采用LS-DYNA的Lagrange算法,选择了适合金属侵彻问题的Johnson-Cook材料模型,建立了圆柱形破片侵彻钢质靶板的有限元模型。通过对数值运算的结果进行分析,得到了破片对靶板的动态侵彻过程及破片和靶板的变形和损伤、破片和靶板上的等效应力分布和选取单元的应力变化曲线;得到了破片在侵彻过程中的速度、加速度变化曲线。     

钣金成形过程有限元方法及其应用

本文论述了钣金成形过程有限元模型及其接触搜寻算法的动态显式算法，给出了若干个模具应用实例。     

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。     

夹杂薄板扩展有限元分析

扩展有限元法在分析不连续问题中体现了比常规有限元法的优越性,能够分析规则夹杂的应力问题.然而实际夹杂大都是不规则的,为此,本文通过引进Mum-ford-Shah模型分割不规则夹杂,利用其水平集函数跟踪不规则夹杂的边界,对于任意形状夹杂建立扩展有限元的附加函数.另外,在网格划分时,采用图像像素作为有限单元,最后列举了两个实例.计算结果表明,该方法能够分析多个任意形状夹杂的应力,与常规有限元法比较,该方法的分析结果是精确的、可行的.     

Finite Element Analysis and OADs Optimization of the Temperature in the Plane-strain Orthogonal Metal Cutting Process

IntroductionDuringthemetalremoving process,a greatdealofheatwillbe generatedbythemechanicalworkbeingconvertedintoheatthroughthe plasticdeformationinvolvedduringchipformationandalsoduetofrictionalworkbetweenthetool,chipandworkpiece[1] .Thisheatmaybeveryharmfultothemachine ,toolandtheworkpiecesbeingmachined ,socontrollingthequantityofcuttingheatisaveryimportant probleminmachiningprocess.Overthese years ,manyimprovementsinmanufacturingtechnologiesrequiredinthemodelingandsimulationofmetalcutting p…     

CPT玻壳在加热排气过程中温度应力的有限元法分析

建立了CPT玻壳温度应力有限元计算模型 ,用SAP 5P计算机程序对该玻壳体在加热排气过程中的温度应力进行了计算 ,得到了玻壳体在不同变温条件下温度应力的分布规律。指出了升、降温阶段玻壳炸裂的不同原因 ,为制定合理的升、降温生产工艺温度曲线 ,优化玻壳体结构设计等提供了依据。