預應力切削刀具磨損的有限元-離散元模擬及試驗研究.pdf

1、GH4169鎳基高溫合金因其良好的高溫性能被廣泛應用于國防軍事、核研究以及航空航天等領域。但同時，其加工性能差，這種高溫合金硬度高、導熱性差導致在切削加工過程中切削加工溫度較高，切削力相對較大，因此在切削加工中刀具會不可避免的產(chǎn)生較為嚴重的摩擦磨損。簡單的對其進行切削加工造成零件加工表面出現(xiàn)殘余拉應力，從而導致零件的疲勞強度降低，降低其耐腐蝕性能，零件的已加工表面的質(zhì)量較差，預應力切削加工可以改善表面殘余應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)合實驗的方法，對陶瓷刀具預應力切削加工鎳基高溫合金環(huán)件GH4169進行了實驗及模擬分析，主要研究陶瓷刀具的磨損。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.介紹了論文研究的背景以及意義，對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用、刀具磨損研究現(xiàn)狀進行了簡要介紹。
　　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應力

3、、溫度等分布情況，設計預應力加載裝置，進行YS8刀具預應力切削GH4169實驗，提取切削力，驗證有限元模型，為離散元-有限元耦合奠定基礎。
　　3.對離散元法及建模步驟進行了簡單介紹，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，通過三點彎曲、單軸壓縮、單邊切口梁等力學測試實驗調(diào)整及驗證所建立模型微觀參數(shù)；在建模的過程中，加入溫度分析，同時應用周期性邊界對切屑的流動進行建模。
　　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)計刀具裂紋產(chǎn)生及擴展情況，統(tǒng)計刀具磨損量磨損率，研究不同切削參數(shù)以及預應力對刀具磨損的影響，分析刀具磨損形貌及磨損機理，最后進行實驗驗證耦合模型的準確性及可行有效性。
　　5.總結(jié)本文所研究的內(nèi)容，對進一步的研究分析進行展望