外文翻译--绝热高速切削有限元模型.doc

附录1 绝热高速切削有限元模型 摘要 二维正交切削过程的有限元模型正在发展。仿真是使用标准的有限元软件结合一个特殊的电动机，这种电动机是能够以网捕捉的形式用有规律的四边形和三角形在剪切区域完整的捕捉事物。重现事物和确保数据收敛的这种技术已经寻找到了。分割碎片有序排列和分割过程还在研究过程中。令人特别关注的是剪裂带产生的问题。弹性性能和切割速度的影响也正在讨论。 Elsevier公司2002科技有限公司保留所有权利。 关键词：加工； 有限元； 格； 芯片分割；绝热剪切带 1、言 钛合金Ti6Al4V被广泛应用于航空航天及其他工业应用。这些合金大部份是应用于机械加工。 因此设计具有更好的可加工性钛合金是一个值得研究的目的。 为了达到这一目的,找出严重影响材料可加工参数是非常必要的。这项工作可以利用有限元计算机模拟的参数研究方法来完成。一旦这最有前途的设计方法被肯定,实现合金改用的最后的一步材料设计过程就完成了。这种方式类似于标准的CAE生产周期，只有仅有少量几个原型被建立。 创造一个金属切削过程的可靠的计算机模型在这个过程中是一个关键步骤。在本文中，我们在一些细节描述了这种模型。它使用标准的有限元软件来计算，从而保证可移植性和灵活性。随着啮合算法的要求迫切，特别预处理器已经研制成功，这个特别的处理器是用C++编程，且可能应用于不同平台。 本文安排如下；第2部分在对模型要求的一个简短说明之后，第3部分对有限元模型进行详细介绍。第4简述了一些模型的加工成果，重点放在细节的切屑形成过程。第5总结工作，并指出今后的研究目标。 2、问题 在金属切削过程中，材料被切割工具从工件表面切除，碎屑形成。 这个问题涉及塑性大变形，随着刀具和工件、工具和碎屑之间的摩擦产生大量的热量。在刀具前端工件材料的分离也已经被模拟。 随着材料参数的影响对材料设计的考虑比对加工过程本身更重要。这个切削过程的模拟就是指正交切削。这个过程是用二维模拟的,这大大减少了计算机所需要的计算时间。更进一步简化是做非常严格的假设的工具。 在仿真中摩擦与热流进入工具已经被忽略，但是可以很容易被包括在内。 这种忽略的原因是，有必要尽可能简化切削过程，像下文将作解释那样，透视其背后的机制。 另外，毫无塞尔马辐射从表面上的碎屑产生，在材料边界也没有的热传导。 综上所述，高速切削是一个非线性问题。它已经被一个完全热力耦合有限元模型模拟。 因此，编制了有限元法处理金属切削加工时的划伤问题就成为一个艰巨的任务，利用商业有限元软件是一个有吸引力的替代方案。 现代有限元软件可以在原则处理这类强非线性问题。在我们的研究中，我们决定用ABAQUS中/标准程式系统，这种系统允许定义复杂的接触状况，尽量避免定义材料属性，在多方面保证程序可定制的，包括由用户自定义子程序。我们假定以下大部分的方法可以应用于同样大的有限元包。 由于使用的标准化软件，方程公式(有限元法，热耦合，一体化计划，等)可以在别的非常详细的资料中找到[3]。 金属切削过程中许多有限元模拟所用明确的方法(例如见[17] )都能被演示。这些公式方法都是有保证的。 (概述了切削过程中有有限元能够被在[16]中好到)。尽管如此，决定用一个隐码. 在模拟过程中汇总被检查，但迭代过程不再保证衔接。利用ABAQUS /标准内含编码有一个好处，实行模拟过程中允许用户在很大的范围内灵活的自定义子程序。 这种套路,可以用来执行复杂的材料分离准则。 此外，如果本地网有细化的需要，隐码有较好的标度行为。如果狭窄剪切带形式, 命令执行的单元尺寸为1镑或不足1镑是必要的(见第4.2 节)优势，在CPU 使用时间有明确的算法，将大大降低。如果摩擦的影响较大，一个明确的方法可能是上好的，然而，并非如此。另一方面，明确方法往往需要改变一些物理参数，如密度或工具的速度，或用人工粘性。 我们认为, 如果衔接能够达到，没有任何理由去考虑的一个隐模拟不亚于一个明确的。 也不同于许多其他的模拟,我们充分利用综合阶四边形，它有优于三角元素更好的收敛性能. 这个问题的进一步讨论在第3.3节。 当正交切削时，钛合金形式分割碎屑 (见图 9 )。金属切削过程中任何详细的模拟都必须能够借此分割考虑。碎屑分割背后的机制仍然没有完全弄懂[12，15，25，26]。显然，所谓的绝热剪切在分割过程起了突出的作用: 剪切带材料热软化导致在这个区域产生变形。在软化和变形之间的反馈引起狭长区域附加巨大变形, 而周围的材料只产生微小变形。然而，不知道绝热剪切带是否是由裂缝延伸到材料中引起的成的，这在[25]是作为假设。如果这是正确的，应力集中在裂纹尖端诱引起剪切带形变(见例如 [5] )。 在这里通过对该模型描述,我们假定碎屑分割是由纯绝热剪切,不是裂缝引起的。很显然, 剪切带材料点的