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.     

薄膜振动的数值模拟

利用数值方法，通过计算机形象直观地模拟了矩形薄膜和圆形薄的振动，并对其几种边界条件的处理作了讨论，给出了几种实例的模拟结果。     

岩石多孔爆破振动数值模拟研究

为研究多孔爆破条件下的岩体破碎和爆破振动,采用完全重启动数值模拟方法和拉格朗日算法计算岩体爆破破碎过程,获得了岩体特征点的爆炸振动数据,对数值模拟和现场监测特征点振动速度进行对比,二者比较吻合. 研究结果表明,采用拉格朗日算法和完全重启动数值模拟方法可以较好地描述多孔岩体爆破过程中各起爆段别破碎和振动情况.     

振动切削机理的研究状况

主要对振动切削理论进行了分析和总结，从振动切削的特点入手得出了对振动切削机理研究的必要性，同时对已形成的振动切削机理的理论进行了总结，给出了振动切削机理的研究状况，并通过阅读大量的相关材料给出了今后振动切削机理的研究方向。     

任意弯管内二元分离流数值模拟

本文利用有限控制体法对一个任意弯曲形状管道内的气流流动进行了数值模拟.其复杂的管内紊流用k-ε模型进行模化.计算得到了整个管道的气流流动结果,为进一步的理论分析及其计算提供了良好的基础。     

切削振动计算机仿真的数值方法

以平面端铣为例,介绍了应用Runge-Kutta方法求解机床结构多自由度系统运动微分方程组仿真切削振动的公式和算法,数字仿真铣削强迫振动和自激振动的结果,与采用Simpson公式－快速券积－迭代法求解系统运动积分方程组仿真的结果非常接近,并与他人研究结论相符,实验证明了两种数值方法,尤其是后者的收敛,为它们用于切削振动计算机仿真的可行性提供了佐证。     

低频振动切削过程的理论研究

对振动切削和普通切削的运动过程进行了理论研究，其中包括受力分析和运动分析，并且建立了相应的数学模型，同时基于Merritt等人所建立的普通切削系统的闭环模型，合理的建立了低频振动切削系统的闭环模型，并且比较了振动切削与普通切削机理之问的差异，为振动切削机理的完善奠定了基础。     

超声波振动切削剪切应力的研究

利用位错理论对超声波振动切削过程中剪切应力进行分析,从微观方面得出其计算公式,发现剪切应力与切削厚度的关系。     

振动切削研究状况及发展趋势

简要回顾了振动切削的主要发展过程,综述了国内在振动切削数学模型、试验与实用系统和本质与机理等方面的研究与进展,同时展望了振动切削理论研究及应用技术的发展趋势。     

振动切削机理研究及应用

切削过程中的振动对工件的加工质量、刀具耐用度有较大的影响,对精密切削加工尤为突出.振动切削作为一门新技术,可弥补普通切削的某些不足.利用另外设置的振动源,将高频且有规律的振动作用到金属切削加工的工艺系统上,使该系统处于相对不振的状态,从而可以提高工件的加工精度,改善已加工表面质量,实现精密切削.     

爆破震动对高速路边坡影响的数值模拟

以京秦高速公路某段路堑边坡爆破开挖为例，采用数值模拟的方法分析了爆破震动波在边坡介质中的应力场、位移场、速度场等的分布规律，多方面研究了爆破震动效应对山区高等级公路岩质边坡稳定性的影响，现场振动测试结果验证了数值模拟计算的可靠性。     

预应力硬态切削的热力耦合模型及数值分析

基于预应力切削的原理,建立了模拟预应力硬态切削轴承套圈的热力耦合有限元模型,采用任意拉格朗日－欧拉方法(ALE)和网格自适应技术来实现切屑的分离。分析研究了工件材料的本构关系、刀屑接触面的摩擦模型以及热控制方程等切削模拟中的关键技术。将不同预应力条件下数值模拟结果与实验数据进行了比较和分析,两者具有较好的一致性。     

超声振动辅助摩擦堆焊热-流耦合数值模拟

传统摩擦堆焊能量输入形式单一,随着堆焊材料强度的提高,堆焊过程中需要施加更大的轴向压力和转矩,极大限制其推广应用.为了解决上述问题,提出一种在耗材棒前方的基板上施加超声振动的超声振动辅助摩擦堆焊新工艺.以Ti-6Al-4V为研究对象,基于超声宏观软化效应建立了一个三维热-流耦合数值模型,定量分析了不同振幅下的超声振动对摩擦堆焊过程中温度场和材料流动行为的影响.计算结果表明,超声振动的预热效应并不明显,随着振幅的增加,超声振动能够显著提高熔合区塑性材料流动速度,降低材料黏度,扩大塑性材料流动区域.     

数控仿真中切削面计算的并行化研究

针对高离散精度模型与刀具包围体进行切削计算的情况,由于三维图像重建的计算量大,基于传统CPU实现的数控加工仿真系统不能满足实时性的三维绘制。本文利用GPU的并行性特点,提出并行方式数控仿真切削面显示算法:通过线程并行处理基于MC算法的实体构造模型中体素与刀具包围体的切削计算,根据切削后体素角点信息和边的状态查找建立的构型索引表和交点数目索引表,加速数控仿真切削面的提取,从而提高三维图像的绘制速度,满足实时性显示要求。     

SPH法数值仿真三维切削破岩和切削力估算

以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削力,并与实验值进行比较.仿真结果表明:切削厚度、切削前角、切削宽度、岩石的内聚力和内摩擦角对切削力影响显著,切削速度在较低范围内变化时对切削力影响非常小.三维切削仿真能够较好地反映刀齿两侧岩石颗粒对切削的影响,比二维理论模型更接近实际.所得切削力估算公式能准确计算仿真中的平均切向力,且其计算值能与实验吻合较好.验证了基于SPH法的数值仿真用于研究刀齿切削破岩的可靠性.     

立铣加工切削力和振动的计算机仿真与实验

在改进的非线性立铣加工铣削力数学模型和动力学方程基础上,采用变步长数值积分算法(四阶显式Runge-Kutta算法),建立动态铣削加工过程的计算机仿真模型.通过铣削加工动力学实验,对仿真模型输出的铣削力和铣削振动的时域特性预测精度进行验证,进一步对其频域特性进行分析.结果表明,该仿真模型作为高效低耗的研究平台,可较好地用于立铣加工铣削力与铣削振动的预估及其频域特性分析.