基于ANSYS的金屬切削過程數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、本文通過對金屬切削過程進(jìn)行深入的理論分析，以彈塑性有限元理論為基礎(chǔ)，建立了鋁合金A6061材料的正交切削有限元分析模型。基于ANSYS軟件強(qiáng)大的大變形分析功能，使用二次開發(fā)工具APDL和FORTRAN語言進(jìn)行二次開發(fā)，對鋁合金A6061材料正交切削過程進(jìn)行了模擬分析。
　　 針對切削模擬分析過程中的幾個關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行分析和處理：(1)刀-屑脫離處理，給出刀-屑接觸長度計(jì)算公式和取值范圍；(2)切屑-基體分離準(zhǔn)則，采用物理準(zhǔn)則和

2、幾何準(zhǔn)則相結(jié)合的方法：幾何-等效應(yīng)力判斷準(zhǔn)則進(jìn)行切屑分離判斷；(3)網(wǎng)格重劃分技術(shù)，給出了網(wǎng)格重劃分流程，在ANSYS軟件中實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格重劃分，使用面積加權(quán)平均算法完成新、舊網(wǎng)格之間物理參數(shù)的傳遞。ANSYS軟件在求解過程中不能對這些問題進(jìn)行自動分析和處理，本文通過二次開發(fā)編程實(shí)現(xiàn)了求解過程中對這些問題的處理。
　　 在ANSYS軟件中使用二次開發(fā)算法模塊對鋁合金A6061材料的切削過程進(jìn)行模擬分析。分析得到了切屑成形過程、刀具和

3、切屑-工件等效應(yīng)力分布情況；模擬分析了不同刀前角γ和摩擦系數(shù)?對加工過程中切屑形狀的影響，得到了刀具前角γ和摩擦系數(shù)?對切屑幾何形狀的影響規(guī)律；還給出了工件表面殘余應(yīng)力的分布情況。
　　 完成了鋁合金A6061材料正交切削過程的全程模擬，對切屑內(nèi)部變形區(qū)域分布、切削工藝參數(shù)對切屑形狀的影響進(jìn)行了深入研究。文中給出的變形區(qū)域分布與劉培德等人提出的正交切削新模型一致；切屑形狀與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合；本文所給出的二次開發(fā)算法具有重要的實(shí)用價值