基于刀具涂层改性的切削过程三维数值模拟技术研究

论文摘要

本文通过深入研究金属切削原理和有限元理论，建立了金属切削的三维有限元模型，借助ANSYS和LS-DYNA有限元分析软件对金属切削过程实现了三维仿真分析。通过仿真分析研究了金属切削过程中切屑及各切削变形区的形成过程，分析了工件和刀具的应力分布规律，给出了切削过程的动态仿真效果，计算结果符合金属切削过程中的实际状况，由此探索了一种分析金属切削大塑性应变的方法。论文结合刀具磨损机理，找出了刀具失效的薄弱环节，为进一步深入分析刀具切削状态和涂层改性提供了一定的理论依据和指导。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 本课题的研究意义
• 1.2 数值模拟技术在刀具切削过程中的研究现状
• 1.2.1 数值仿真技术的产生和发展
• 1.2.2 刀具研制中数值模拟技术的应用
• 1.3 本课题的研究内容
• 第二章 ANSYS/LS-DYNA在金属切削过程数值模拟中的应用方案
• 2.1 ANSYS概述
• 2.1.1 ANSYS软件的主要特点
• 2.1.2 ANSYS软件的主要功能模块
• 2.2 LS-DYNA概述
• 2.3 金属切削过程的ANSYS和LS-DYNA应用方案
• 第三章 金属切削理论及有限元分析理论应用
• 3.1 金属切削理论
• 3.1.1 金属切削变形原理
• 3.1.2 刀面与切屑和已加工表面间的挤压与摩擦
• 3.1.3 切屑变形的变化规律
• 3.2 切削过程的有限元分析理论
• 3.2.1 有限元方法分析过程概述
• 3.2.2 弹性阶段的数学模型建立
• 3.2.3 塑性阶段的数学模型建立
• 3.2.4 接触碰撞算法
• 第四章 金属切削有限元模型的建立
• 4.1 切削模型几何参数的选择以及几何模型的建立
• 4.2 基于弹性理论和弹塑性理论建立材料模型
• 4.3 单元特性和网格划分
• 4.4 约束条件的确定
• 4.5 接触问题的处理
• 第五章 金属切削模型的计算及结果分析
• 5.1 计算及结果输出
• 5.2 提取结果并分析其规律
• 5.2.1 切削过程起始阶段应力应变分析
• 5.2.2 稳定切削时应力应变分析
• 5.2.3 应力应变在刀具上的分布规律
• 5.3 分析刀具失效环节
• 5.4 刀具涂层改性意见
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况