預(yù)應(yīng)力切削刀具磨損的有限元-離散元模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、GH4169鎳基高溫合金因其良好的高溫性能被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事、核研究以及航空航天等領(lǐng)域。但同時(shí)，其加工性能差，這種高溫合金硬度高、導(dǎo)熱性差導(dǎo)致在切削加工過程中切削加工溫度較高，切削力相對(duì)較大，因此在切削加工中刀具會(huì)不可避免的產(chǎn)生較為嚴(yán)重的摩擦磨損。簡(jiǎn)單的對(duì)其進(jìn)行切削加工造成零件加工表面出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致零件的疲勞強(qiáng)度降低，降低其耐腐蝕性能，零件的已加工表面的質(zhì)量較差，預(yù)應(yīng)力切削加工可以改善表面殘余應(yīng)力情況以及已加工表面質(zhì)量。本文

2、用有限元-離散元耦合數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)陶瓷刀具預(yù)應(yīng)力切削加工鎳基高溫合金環(huán)件GH4169進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及模擬分析，主要研究陶瓷刀具的磨損。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.介紹了論文研究的背景以及意義，對(duì)高溫合金切削加工性能、有限元法離散元法以及有限元-離散元耦合法在金屬切削加工中的應(yīng)用、刀具磨損研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
　　2.建立了YS8硬質(zhì)合金刀具切削加工GH4169的有限元模型，模擬分析切削加工中切削力、Mises應(yīng)力

3、、溫度等分布情況，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力加載裝置，進(jìn)行YS8刀具預(yù)應(yīng)力切削GH4169實(shí)驗(yàn)，提取切削力，驗(yàn)證有限元模型，為離散元-有限元耦合奠定基礎(chǔ)。
　　3.對(duì)離散元法及建模步驟進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，分別介紹了陶瓷刀具Sialon以及鎳基高溫合金GH4169的離散元建模流程，通過三點(diǎn)彎曲、單軸壓縮、單邊切口梁等力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)調(diào)整及驗(yàn)證所建立模型微觀參數(shù)；在建模的過程中，加入溫度分析，同時(shí)應(yīng)用周期性邊界對(duì)切屑的流動(dòng)進(jìn)行建模。
　　4.建立有限元

4、-離散元耦合模型，先建立Sialon陶瓷刀具切削加工鎳基高溫合金GH4169有限元模型，再提取耦合的邊界條件包括受力、速度、溫度等，再將耦合邊界加載至離散元模型實(shí)現(xiàn)離散元-有限元耦合。觀察并分析模擬結(jié)果，觀察統(tǒng)計(jì)刀具裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展情況，統(tǒng)計(jì)刀具磨損量磨損率，研究不同切削參數(shù)以及預(yù)應(yīng)力對(duì)刀具磨損的影響，分析刀具磨損形貌及磨損機(jī)理，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證耦合模型的準(zhǔn)確性及可行有效性。
　　5.總結(jié)本文所研究的內(nèi)容，對(duì)進(jìn)一步的研究分析進(jìn)行展望