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基于材料特性与刀屑摩擦实验的铝合金7050-T7451切削物理仿真研究

作　者: 崔海龙
导　师: 丁杰雄
学　校: 电子科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 物理仿真 材料本构方程 刀-屑摩擦 AdvantEdge FEM软件 二次开发
分类号: TG501.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


金属切削加工作为机械制造工业的基本加工方法，已经广泛应用于制造业的各个生产部门当中。金属切削物理仿真技术能够有效集成金属切削机理的研究成果，已经成为研究金属切削加工的主流技术。为了有效解决金属切削过程物理仿真精度低下的问题，本文围绕与其密切相关的材料本构方程和刀具与切屑之间的摩擦特性展开研究。采用基于材料本构方程与刀屑摩擦特性的物理仿真方法，该方法的主要内容如下：（1）根据Johnson-Cook（J-C）材料本构方程的数学形式确定了获取材料本构参数的实验策略，并搭建了压杆实验平台进行准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验；通过最小二乘法获取了航空用铝合金7050-T7451材料的压杆实验本构参数。（2）引入了直角切削数学模型，在此基础上搭建实验平台完成直角切削实验；比较了两种提取直角切削实验材料本构参数的数据处理方法：最小二乘法和Matlab遗传算法，运用Matlab遗传算法提取了铝合金7050-T7451材料的直角切削实验本构参数；详细分析了直角切削过程的刀屑摩擦特性，建立了刀屑接触长度与摩擦系数的关系。（3）分析了二维切削有限元仿真模型，并在此基础上完成了金属切削过程的有限元建模和AdvantEdge FEM软件的二次开发；分析了物理仿真的关键性影响因素，针对铝合金7050-T7451材料优化了压杆实验参数；结合实验数据，通过仿真二维切削过程验证了基于材料本构方程和刀屑摩擦特性的仿真方法在改善仿真精度上的有效性。结果表明：本文采用的物理仿真方法对切削过程的典型特征具有很好的预测效果，在AdvantEdge FEM软件中输入合适的材料本构方程和刀屑摩擦系数能够有效提高物理仿真精度。

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 一般性问题 > 切削原理与计算 > 切削过程机理
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