基于有限元的切削加工仿真及残余应力分析.pdf

工具技术 基于有限元的切削加工仿真及残余应力分析 王永胜，胡青春 华南理工大学 摘要：基于热弹甥性有限元理论在DEFORM3D软件中建寺正交切削加工有限元模型。建模过程中考虑了工件 材料本构关系、局部网格自动重划分、刀屑摩擦、切屑分离等影响切削仿真的关键因素，分析r切削过程中工件等 效应力的分布。对1=件在不同切削速度下的残余应力进行分析和比较，得出两者之间的定性影响关系。 关键词：热弹塑性；有限元；残余应力；切削速度 中图分类号：TG506 文献标志码：A Finite SimulationandResidualStress Basedon Element Machining Analysis WangYongsheng，HuQingchun Abstract：BasedOil finiteelementmodelof WasestablishedinDE- FEM，the thenno-elastic—plastic orthogonalcutting FORM3D factors the simulationsuchasconstitutiverelationof automatic codes．Keyaffectingcutting workpiece，localremeshing， thecriterionof andthefriction tooland Were the of between considered chipseparation chip duringprocessmodeling．Theequiva． 1entsl瞄sdistributionof the waftstudied．The rehfion and workpieceduringcuttingprocess qualitativek蚋∞明cuttingspeed residualstresswasobtainedafterresidual砷陀鹪fromdifferent hadbeen and workpiece cuttingsp,Ⅺa analysedc0啪p盯ed． element；residualstress；cuttingspeed Keywords：thenno-elastic-plastic；finite 即为塑性变形能产生的热源率，可以用下式表示 1引言 (2) 金属切削加工是热力耦合的高度非线性问题。 切削加工后已加工表面的残余拉应力会降低零件的 式中，kp为塑性变形功转化为热能的比率，一般可取 疲劳强度，有时甚至会使零件的已加工表面产生微 O．9一O．95，其余则消耗在材料的微观变化方面；孑 裂纹；而残余压应力有时却能提高零件的疲劳强度。 为等效应力；；为等效应变速率；J为热功当量系数。 由于一个零件各部分的残余应力分布不均，会使其 工件材料的弹塑性本构关系通过Prandtl— 发生变形，影响形