基于SPH法的超精密切削過(guò)程仿真研究.pdf

1、超精密切削技術(shù)在國(guó)防和民用工業(yè)中均起著重要作用，對(duì)超精密切削機(jī)理的研究一直是制造領(lǐng)域重要的研究方向。目前對(duì)超精密切削機(jī)理的研究主要由實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法。切削實(shí)驗(yàn)作為研究超精密切削機(jī)理的重要途徑，可以為實(shí)際加工制造提供最直接的依據(jù)，但是它也存在一定局限如需要精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)備且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，模擬仿真技術(shù)已逐漸成為研究切削機(jī)理的重要手段，其中以有限元法(FEM)最為典型。但是當(dāng)處理大變形問(wèn)題時(shí)，有限元經(jīng)常會(huì)遇到網(wǎng)格畸變等問(wèn)

2、題，因此本文引入了一種新的無(wú)網(wǎng)格法----SPH法(Smooth Particle Hydrodynamics)對(duì)超精密切削過(guò)程進(jìn)行仿真。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了數(shù)值仿真方法在切削過(guò)程研究中的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，探討了傳統(tǒng)有限元法的應(yīng)用及局限。闡述了SPH法的發(fā)展及基本原理，介紹了SPH法目前在金屬切削仿真方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)SPH與FEM的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。⑵論述了建立超精密切削仿真模型的過(guò)程:使用ANSYS建立模型有限元部

3、分，設(shè)定單元類型、材料模型、邊界條件、輸出設(shè)置等，進(jìn)一步使用LS-PREPOST建立模型SPH部分，設(shè)置接觸方式以及FEM-SPH耦合⑶針對(duì)AISI4340鋼的超精密切削過(guò)程建立FEM-SPH耦合模型，對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行并進(jìn)行結(jié)果分析。探討了超精密切削過(guò)程中等效應(yīng)力、等效應(yīng)變分布情況，分析了切削力、切削溫度變化規(guī)律以及加工表面殘余應(yīng)力的分布情況，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。此外還分析了金剛石刀具鈍圓半徑對(duì)材料去除機(jī)理的影響，對(duì)刀具負(fù)前角的形成過(guò)