目錄
序言
前言
第1章 金屬切削過(guò)程基本規(guī)律及研究方法 1
1.1 切削運(yùn)動(dòng)和切削用量 1
1.2 切削變形區(qū) 2
1.3 切屑的形成 3
1.3.1 切屑的形成過(guò)程 3
1.3.2 切屑的類(lèi)型 4
1.3.3 研究切屑的方法 5
1.4 切削力 6
1.4.1 切削力的來(lái)源 7
1.4.2 影響切削力大小的主要因素 7
1.4.3 切削力的研究方法 8
1.5 切削熱和切削溫度 9
1.5.1 切削熱的產(chǎn)生和傳出 10
1.5.2 影響切削溫度的主要因素 10
1.5.3 切削熱和切削溫度的研究方法 11
1.6 已加工表面質(zhì)量 12
1.6.1 已加工表面粗糙度 13
1.6.2 表層材質(zhì)變化 14
1.6.3 已加工表面質(zhì)量的研究方法 15
1.7 本章小結(jié) 16
參考文獻(xiàn) 16
第2章 金屬切削過(guò)程有限元仿真技術(shù) 18
2.1 有限元法的基本思想 18
2.2 有限元法的一般分析流程 18
2.3 有限元分析的基本步驟 23
2.4 有限元分析的基本假設(shè) 23
2.5 有限元分析計(jì)算成本估計(jì)和結(jié)果評(píng)價(jià) 25
2.6 有限元技術(shù)在金屬切削研究中的應(yīng)用 26
2.6.1 金屬切削研究中常用的有限元分析軟件 26
2.6.2 有限元仿真技術(shù)在金屬切削過(guò)程中的應(yīng)用 28
2.7 本章小結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 30
第3章 基于Abaqus的金屬切削過(guò)程有限元仿真 32
3.1 前處理 32
3.1.1 部件模塊 34
3.1.2 屬性模塊 37
3.1.3 裝配模塊 40
3.1.4 分析步模塊 41
3.1.5 相互作用模塊 42
3.1.6 載荷模塊 43
3.1.7 網(wǎng)格模塊 44
3.2 模型的提交與運(yùn)算和后處理 46
3.2.1 模型的提交與運(yùn)算 46
3.2.2 后處理 48
3.3 基于Abaqus的金屬切削過(guò)程仿真應(yīng)用實(shí)例 49
3.3.1 Module：Part（部件） 50
3.3.2 Module：Property（創(chuàng)建材料屬性） 52
3.3.3 Module：Assembly（裝配） 58
3.3.4 Module：Step（分析步） 59
3.3.5 Module：Mesh（網(wǎng)格） 61
3.3.6 Module：Interaction（接觸） 64
3.3.7 Module：Load（載荷） 68
3.3.8 Module：Job（作業(yè)） 69
3.3.9 Module：Visualization（后處理） 70
3.4 本章小結(jié) 74
參考文獻(xiàn) 75
第4章 金屬切削加工仿真常用的本構(gòu)模型 76
4.1 切削過(guò)程金屬變形分析 76
4.1.1 切削金屬材料變形的物理性質(zhì) 76
4.1.2 切削過(guò)程中材料的塑性變形 78
4.2 彈塑性材料本構(gòu)模型 79
4.2.1 冪函數(shù)形式的本構(gòu)方程 79
4.2.2 Johnson-Cook本構(gòu)方程 80
4.2.3 Zerilli-Armstrong本構(gòu)方程 80
4.2.4 Bodner-Parton本構(gòu)方程 81
4.2.5 常用本構(gòu)模型的應(yīng)用和對(duì)比 81
4.3 Johnson-Cook本構(gòu)方程參數(shù)及其求解過(guò)程 81
4.4 淬硬鋼準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn) 86
4.4.1 Cr12MoV模具鋼的材料屬性 86
4.4.2 試驗(yàn)設(shè)備選擇和試驗(yàn)試樣的制備 87
4.4.3 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)結(jié)果分析 88
4.5 Cr12MoV模具鋼的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn) 88
4.5.1 霍普金森壓桿試驗(yàn)原理 89
4.5.2 霍普金森壓桿試驗(yàn) 89
4.5.3 霍普金森壓桿試驗(yàn)結(jié)果 91
4.6 Johnson-Cook本構(gòu)模型系數(shù)敏感性仿真分析 93
4.7 材料本構(gòu)參數(shù)對(duì)鋸齒形切屑形成影響的仿真分析 96
4.7.1 鋸齒形切屑的表征 96
4.7.2 材料本構(gòu)參數(shù)的仿真分析 99
4.8 本章小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 101
第5章 Abaqus網(wǎng)格及接觸摩擦處理技術(shù) 103
5.1 網(wǎng)格劃分技術(shù) 103
5.1.1 網(wǎng)格種子 103
5.1.2 網(wǎng)格單元 105
5.1.3 網(wǎng)格劃分技術(shù)分類(lèi)及舉例 112
5.1.4 網(wǎng)格劃分問(wèn)題處理 114
5.2 接觸屬性設(shè)置技術(shù) 116
5.2.1 定義接觸面 116
5.2.2 設(shè)置接觸對(duì) 118
5.3 接觸屬性 120
5.3.1 切向接觸 121
5.3.2 法向接觸 122
5.3.3 熱傳遞 122
5.3.4 熱生成 122
5.4 剛體約束 123
5.5 本章小結(jié) 124
參考文獻(xiàn) 124
第6章 基于Abaqus的穩(wěn)態(tài)切削過(guò)程仿真 125
6.1 二維穩(wěn)態(tài)切削過(guò)程仿真 125
6.1.1 仿真模型的轉(zhuǎn)化 125
6.1.2 有限元仿真模型的建立 125
6.1.3 切屑的形成過(guò)程 127
6.1.4 應(yīng)力場(chǎng)分析 128
6.1.5 切削溫度分析 128
6.1.6 不同刀具參數(shù)對(duì)切削力的影響分析 129
6.1.7 仿真結(jié)果驗(yàn)證 131
6.2 三維穩(wěn)態(tài)切削過(guò)程仿真 132
6.2.1 有限元仿真模型的建立 133
6.2.2 切屑的形成過(guò)程 133
6.2.3 切削力分析 134
6.2.4 切削溫度分析 134
6.2.5 仿真結(jié)果驗(yàn)證 135
6.3 本章小結(jié) 136
參考文獻(xiàn) 136
第7章 基于Abaqus的非穩(wěn)態(tài)切削過(guò)程仿真 138
7.1 非穩(wěn)態(tài)切削仿真實(shí)現(xiàn)手段 138
7.1.1 Abaqus/Explicit顯式算法 138
7.1.2 動(dòng)態(tài)分析程序設(shè)置 138
7.1.3 穩(wěn)定性限制 139
7.1.4 Abaqus/Explicit中的單元失效模擬 139
7.1.5 有限元模型的質(zhì)量放大 140
7.1.6 準(zhǔn)靜態(tài)分析過(guò)程中的質(zhì)量放大 141
7.2 二維非穩(wěn)態(tài)切削過(guò)程仿真 143
7.2.1 有限元仿真模型的建立 143
7.2.2 切屑的形成過(guò)程 144
7.2.3 不同刃口對(duì)切削力的影響分析 144
7.2.4 不同刃口對(duì)切削溫度的影響分析 145
7.2.5 不同刃口對(duì)已加工表面殘余應(yīng)力影響分析 146
7.2.6 仿真結(jié)果驗(yàn)證 147
7.3 非穩(wěn)態(tài)切削過(guò)程三維有限元仿真 147
7.3.1 有限元仿真模型的建立 148
7.3.2 切屑的形成過(guò)程 148
7.3.3 鋸齒形切屑形成過(guò)程的溫度場(chǎng)分析 149
7.3.4 切削力的歷程輸出 149
7.4 本章小結(jié) 150
參考文獻(xiàn) 150
第8章 基于Abaqus 的三維銑削過(guò)程仿真 151
8.1 建立成形銑刀幾何模型 151
8.2 建立有限元仿真模型 151
8.2.1 材料及刀具特性 151
8.2.2 有限元仿真模型建立的過(guò)程 152
8.3 切屑的形成過(guò)程 162
8.4 銑刀結(jié)構(gòu)對(duì)銑削力的影響 163
8.4.1 銑刀齒數(shù)對(duì)銑削力的影響 163
8.4.2 銑刀螺旋線(xiàn)旋向?qū)︺娤髁Φ挠绊?165
8.4.3 銑刀等齒距與不等齒距對(duì)銑削力的影響 166
8.5 銑削試驗(yàn)與結(jié)果分析 167
8.5.1 試驗(yàn)條件 167
8.5.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì) 168
8.5.3 銑刀齒數(shù)對(duì)銑削力及振動(dòng)的影響 169
8.5.4 銑刀螺旋線(xiàn)旋向?qū)︺娤髁�及振�?dòng)的影響 170
8.5.5 銑刀等齒距與不等齒距對(duì)銑削力及振動(dòng)的影響 171
8.6 有限元仿真結(jié)果精度的驗(yàn)證 173
8.7 本章小結(jié) 174
參考文獻(xiàn) 174
第9章 切削過(guò)程刀具磨損的有限元仿真 176
9.1 刀具磨損形式 176
9.1.1 正常磨損 176
9.1.2 非正常磨損 177
9.2 刀具磨損過(guò)程 177
9.2.1 初期磨損 178
9.2.2 正常磨損 178
9.2.3 劇烈磨損 178
9.3 刀具磨損研究 179
9.3.1 PCBN刀具磨損機(jī)理研究 179
9.3.2 切削條件對(duì)刀具磨損影響的研究 182
9.3.3 刀具磨損對(duì)切削過(guò)程影響的研究 184
9.4 刀具磨損的預(yù)測(cè) 189
9.4.1 刀具磨損率模型的選擇 190
9.4.2 基于有限元法刀具磨損計(jì)算程序設(shè)計(jì) 191
9.4.3 計(jì)算前、后刀面節(jié)點(diǎn)位移 197
9.4.4 更新刀具幾何形狀 199
9.5 本章小結(jié) 199
參考文獻(xiàn) 200
第10章 基于Abaqus的參數(shù)化建模及切削工藝優(yōu)化 201
10.1 Abaqus的二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介 201
10.1.1 Abaqus二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言及途徑 203
10.1.2 Python語(yǔ)言在Abaqus 中的應(yīng)用 203
10.2 切削過(guò)程有限元參數(shù)化建模 206
10.2.1 參數(shù)化技術(shù)概述 206
10.2.2 自定制切削參數(shù)化界面的實(shí)現(xiàn) 206
10.2.3 Abaqus中切削模型參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)步驟 207
10.3 基于有限元仿真的切削工藝優(yōu)化控制研究 212
10.3.1 優(yōu)化算法介紹 212
10.3.2 切削仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 216
10.3.3 Abaqus與iSIGHT聯(lián)合仿真技術(shù) 218
10.3.4 切削工藝優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證 221
10.4 本章小結(jié) 224
參考文獻(xiàn) 224
第11章 有限元軟件仿真結(jié)果對(duì)比 226
11.1 Deform介紹 226
11.1.1 Deform主要功能介紹 226
11.1.2 Deform-2D、Deform-3D介紹 227
11.1.3 Deform主窗口介紹 228
11.1.4 Deform的特性分析 236
11.2 Third Wave AdvantEdge介紹 236
11.2.1 Third Wave AdvantEdge主要功能介紹 237
11.2.2 Third Wave AdvantEdge主要窗口介紹 238
11.2.3 Third Wave AdvantEdge主要模塊 240
11.2.4 Third Wave AdvantEdge的特性分析 251
11.3 二維切削過(guò)程仿真模型的建立 251
11.3.1 二維切削過(guò)程仿真 251
11.3.2 二維切削過(guò)程仿真結(jié)果的比較 252
11.4 三維切削過(guò)程仿真模型的建立 254
11.4.1 三維切削過(guò)程仿真 254
11.4.2 三維切削過(guò)程仿真結(jié)果的比較 255
11.5 本章小結(jié) 257
參考文獻(xiàn) 257