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1、為提高難加工材料如鈦合金等的加工效率,改善刀具使用壽命,激光加熱輔助切削等方法得到了研究和應(yīng)用。為了分析鈦合金加熱輔助切削過程中熱源對(duì)切削區(qū)域溫度的影響、輔助熱源與切削熱耦合對(duì)材料塑性的影響,以及隨之產(chǎn)生的切削區(qū)域溫度、應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)和刀具切削力的影響,本文對(duì)激光加熱輔助銑削過程進(jìn)行理論分析和有限元建模與仿真研究。本文的研究工作主要體現(xiàn)在:
1、運(yùn)用有限元軟件模擬高斯分布激光熱源模型的溫度場(chǎng)數(shù)值分布,再將該溫度場(chǎng)數(shù)值分布作為初始
2、溫度場(chǎng),采用鈦合金材料的Johnson-Cook本構(gòu)模型和Johnson-Cook材料失效斷裂準(zhǔn)則,并建立了激光加熱條件下的銑削過程、銑削力和銑削區(qū)域溫度的順序熱力耦合的有限元分析模型,來(lái)模擬激光加熱輔助銑削的整個(gè)加工過程。并通過仿真計(jì)算結(jié)果對(duì)比了傳統(tǒng)銑削和激光加熱輔助銑削時(shí),工件表面固定點(diǎn)溫度、應(yīng)力、應(yīng)變變化,和銑刀所受進(jìn)給方向力的差別。
2、參考已有的鈦合金激光加熱輔助銑削實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)仿真結(jié)果的切削力和溫度進(jìn)行了對(duì)比,并驗(yàn)
3、證了激光加熱對(duì)工件材料表面的加熱軟化、進(jìn)給力減小等實(shí)驗(yàn)效果。分析了切削區(qū)域前部的溫度數(shù)值大小和進(jìn)給力大小之間的變化關(guān)系、工件表面以下不同深度的溫度值分布關(guān)系、工件表面溫度在激光光斑中心線上的分布。
3、最后通過分析對(duì)比仿真結(jié)果和已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在可接受誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了仿真計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,證實(shí)了所研究的激光加熱輔助銑削有限元模型的可行性和有效性。
本文的研究給出了一種可行的激光加熱輔助銑削過程的有限元順序熱力耦合仿真
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