金屬切削过程计算机仿真.doc

金属切削过程计算机仿真 ee （ee 指导教师：ee [摘要]本文利用ANSYS/ LS- DYNA进行了金属切削过程的模拟研究, 模拟了切屑的形成过程, 得到了变形区应力和应变分布, 并研究了残余应力和切削力的变化。模拟结果表明,在第1变形区和第2变形区,应力、应变较大,且较集中, 前刀面的最大应变出现在距刀尖一定距离的地方; 在切削过程中, 切削力逐渐增大, 最后保持在某一个值附近波动, 达到稳定状态;在加工表面上存在着残余应力和残余应变,且残余应力和残余应变随着与刀尖和已加工表面之间距离的增大而减小。 [关键词]: 金属切削　有限元模拟　应力　应变 The computer simulation of metal cutting process ee (ee tutor:ee Abstract:The finite element simulation study of metal cutting process has been carried out with the finite element software ANSYS/ LS- DYNA. The forming process of chip was simulated and the Distribution of strain and stress was acquired. In addition,The change of remnants stress, strain And cutting force has been studied. The results of simulation showed that the strain and stress is larger and more intense in the first and second deformation zone and the largest stress of rake face. Appeared in position that had a displacement to the tool tip.In the process of metal cutting,the cutting force has been increased gradually and then held wave nearby a constant value. There were remnants strain and stress in the finished surface and the remnants strain and stress Decreased with the distance of tool tip and the finished surface increased. Key words :Metal cutting, Finite element simulation, Stress, Strain  目 录 第一章 绪论 1 1.1引言 1 1.2 研究的目的和意义 2 1.2.1 研究目的 2 1.2.2 研究意义 2 1.3 国内外研究状况及现状 3 1.4 金属切削模拟技术存在的问题 5 1.5 本文主要工作 5 第二章 有限单元法及弹塑性理论 7 2.1 有限元方法分析过程概述 7 2.2 平面问题有限元法 8 2.3 模拟算法 8 2.4 接触问题的处理 9 2.5断裂准则及计算模拟 9 2.5.1裂纹的分类 9 2.5.2切屑与工件的分离和断裂准则 10 2.6 弹性力学理论概述 12 2.7 塑性力学理论概述 13 2.7.1 屈服条件 13 2.7.2 塑性应力应变关系 14 第三章 切削计算模型的建立 16 3.1 切削过程的总体描述 16 3.2 材料模型 17 3.3 网格划分及单元特性 19 3.4 边界条件的确定 20 3.5 加载计算并求解 20 第四章 切削模型计算结果与分析 22 4.1 切削过程的模拟结果及分析 22 4.1.1 切屑的变形特点 23 4.1.2 切削过程起始阶段应力应变分析 23 4.2 切削时刀具的应力分析 24 4.3工件已加工表面的残余应力分布 25 4.4 工件切削区域的应力分布 27 第五章 成果和展望 29 5.1 成果 29 5.2 展望 29 参考文献 31  绪论 1.1引言 切削工艺主要是通过刀具在材料表面切除多余的材料层来获得理想的工件形状、尺寸以及表面光洁度的机械加工方法。精密切削和超精密切削可以代替研磨等很费工的手工精加工工序，同时提高加工精度和加工表面质量。随着电子、光学、生物医学精密设备的需求不断增加，产品的