目錄
序言
前言
第1章 金屬切削過程基本規(guī)律及研究方法 1
1.1 切削運動和切削用量 1
1.2 切削變形區(qū) 2
1.3 切屑的形成 3
1.3.1 切屑的形成過程 3
1.3.2 切屑的類型 4
1.3.3 研究切屑的方法 5
1.4 切削力 6
1.4.1 切削力的來源 7
1.4.2 影響切削力大小的主要因素 7
1.4.3 切削力的研究方法 8
1.5 切削熱和切削溫度 9
1.5.1 切削熱的產生和傳出 10
1.5.2 影響切削溫度的主要因素 10
1.5.3 切削熱和切削溫度的研究方法 11
1.6 已加工表面質量 12
1.6.1 已加工表面粗糙度 13
1.6.2 表層材質變化 14
1.6.3 已加工表面質量的研究方法 15
1.7 本章小結 16
參考文獻 16
第2章 金屬切削過程有限元仿真技術 18
2.1 有限元法的基本思想 18
2.2 有限元法的一般分析流程 18
2.3 有限元分析的基本步驟 23
2.4 有限元分析的基本假設 23
2.5 有限元分析計算成本估計和結果評價 25
2.6 有限元技術在金屬切削研究中的應用 26
2.6.1 金屬切削研究中常用的有限元分析軟件 26
2.6.2 有限元仿真技術在金屬切削過程中的應用 28
2.7 本章小結 30
參考文獻 30
第3章 基于Abaqus的金屬切削過程有限元仿真 32
3.1 前處理 32
3.1.1 部件模塊 34
3.1.2 屬性模塊 37
3.1.3 裝配模塊 40
3.1.4 分析步模塊 41
3.1.5 相互作用模塊 42
3.1.6 載荷模塊 43
3.1.7 網格模塊 44
3.2 模型的提交與運算和后處理 46
3.2.1 模型的提交與運算 46
3.2.2 后處理 48
3.3 基于Abaqus的金屬切削過程仿真應用實例 49
3.3.1 Module：Part（部件） 50
3.3.2 Module：Property（創(chuàng)建材料屬性） 52
3.3.3 Module：Assembly（裝配） 58
3.3.4 Module：Step（分析步） 59
3.3.5 Module：Mesh（網格） 61
3.3.6 Module：Interaction（接觸） 64
3.3.7 Module：Load（載荷） 68
3.3.8 Module：Job（作業(yè)） 69
3.3.9 Module：Visualization（后處理） 70
3.4 本章小結 74
參考文獻 75
第4章 金屬切削加工仿真常用的本構模型 76
4.1 切削過程金屬變形分析 76
4.1.1 切削金屬材料變形的物理性質 76
4.1.2 切削過程中材料的塑性變形 78
4.2 彈塑性材料本構模型 79
4.2.1 冪函數形式的本構方程 79
4.2.2 Johnson-Cook本構方程 80
4.2.3 Zerilli-Armstrong本構方程 80
4.2.4 Bodner-Parton本構方程 81
4.2.5 常用本構模型的應用和對比 81
4.3 Johnson-Cook本構方程參數及其求解過程 81
4.4 淬硬鋼準靜態(tài)壓縮試驗 86
4.4.1 Cr12MoV模具鋼的材料屬性 86
4.4.2 試驗設備選擇和試驗試樣的制備 87
4.4.3 準靜態(tài)壓縮試驗結果分析 88
4.5 Cr12MoV模具鋼的動態(tài)力學性能試驗 88
4.5.1 霍普金森壓桿試驗原理 89
4.5.2 霍普金森壓桿試驗 89
4.5.3 霍普金森壓桿試驗結果 91
4.6 Johnson-Cook本構模型系數敏感性仿真分析 93
4.7 材料本構參數對鋸齒形切屑形成影響的仿真分析 96
4.7.1 鋸齒形切屑的表征 96
4.7.2 材料本構參數的仿真分析 99
4.8 本章小結 101
參考文獻 101
第5章 Abaqus網格及接觸摩擦處理技術 103
5.1 網格劃分技術 103
5.1.1 網格種子 103
5.1.2 網格單元 105
5.1.3 網格劃分技術分類及舉例 112
5.1.4 網格劃分問題處理 114
5.2 接觸屬性設置技術 116
5.2.1 定義接觸面 116
5.2.2 設置接觸對 118
5.3 接觸屬性 120
5.3.1 切向接觸 121
5.3.2 法向接觸 122
5.3.3 熱傳遞 122
5.3.4 熱生成 122
5.4 剛體約束 123
5.5 本章小結 124
參考文獻 124
第6章 基于Abaqus的穩(wěn)態(tài)切削過程仿真 125
6.1 二維穩(wěn)態(tài)切削過程仿真 125
6.1.1 仿真模型的轉化 125
6.1.2 有限元仿真模型的建立 125
6.1.3 切屑的形成過程 127
6.1.4 應力場分析 128
6.1.5 切削溫度分析 128
6.1.6 不同刀具參數對切削力的影響分析 129
6.1.7 仿真結果驗證 131
6.2 三維穩(wěn)態(tài)切削過程仿真 132
6.2.1 有限元仿真模型的建立 133
6.2.2 切屑的形成過程 133
6.2.3 切削力分析 134
6.2.4 切削溫度分析 134
6.2.5 仿真結果驗證 135
6.3 本章小結 136
參考文獻 136
第7章 基于Abaqus的非穩(wěn)態(tài)切削過程仿真 138
7.1 非穩(wěn)態(tài)切削仿真實現手段 138
7.1.1 Abaqus/Explicit顯式算法 138
7.1.2 動態(tài)分析程序設置 138
7.1.3 穩(wěn)定性限制 139
7.1.4 Abaqus/Explicit中的單元失效模擬 139
7.1.5 有限元模型的質量放大 140
7.1.6 準靜態(tài)分析過程中的質量放大 141
7.2 二維非穩(wěn)態(tài)切削過程仿真 143
7.2.1 有限元仿真模型的建立 143
7.2.2 切屑的形成過程 144
7.2.3 不同刃口對切削力的影響分析 144
7.2.4 不同刃口對切削溫度的影響分析 145
7.2.5 不同刃口對已加工表面殘余應力影響分析 146
7.2.6 仿真結果驗證 147
7.3 非穩(wěn)態(tài)切削過程三維有限元仿真 147
7.3.1 有限元仿真模型的建立 148
7.3.2 切屑的形成過程 148
7.3.3 鋸齒形切屑形成過程的溫度場分析 149
7.3.4 切削力的歷程輸出 149
7.4 本章小結 150
參考文獻 150
第8章 基于Abaqus 的三維銑削過程仿真 151
8.1 建立成形銑刀幾何模型 151
8.2 建立有限元仿真模型 151
8.2.1 材料及刀具特性 151
8.2.2 有限元仿真模型建立的過程 152
8.3 切屑的形成過程 162
8.4 銑刀結構對銑削力的影響 163
8.4.1 銑刀齒數對銑削力的影響 163
8.4.2 銑刀螺旋線旋向對銑削力的影響 165
8.4.3 銑刀等齒距與不等齒距對銑削力的影響 166
8.5 銑削試驗與結果分析 167
8.5.1 試驗條件 167
8.5.2 單因素試驗設計 168
8.5.3 銑刀齒數對銑削力及振動的影響 169
8.5.4 銑刀螺旋線旋向對銑削力及振動的影響 170
8.5.5 銑刀等齒距與不等齒距對銑削力及振動的影響 171
8.6 有限元仿真結果精度的驗證 173
8.7 本章小結 174
參考文獻 174
第9章 切削過程刀具磨損的有限元仿真 176
9.1 刀具磨損形式 176
9.1.1 正常磨損 176
9.1.2 非正常磨損 177
9.2 刀具磨損過程 177
9.2.1 初期磨損 178
9.2.2 正常磨損 178
9.2.3 劇烈磨損 178
9.3 刀具磨損研究 179
9.3.1 PCBN刀具磨損機理研究 179
9.3.2 切削條件對刀具磨損影響的研究 182
9.3.3 刀具磨損對切削過程影響的研究 184
9.4 刀具磨損的預測 189
9.4.1 刀具磨損率模型的選擇 190
9.4.2 基于有限元法刀具磨損計算程序設計 191
9.4.3 計算前、后刀面節(jié)點位移 197
9.4.4 更新刀具幾何形狀 199
9.5 本章小結 199
參考文獻 200
第10章 基于Abaqus的參數化建模及切削工藝優(yōu)化 201
10.1 Abaqus的二次開發(fā)簡介 201
10.1.1 Abaqus二次開發(fā)語言及途徑 203
10.1.2 Python語言在Abaqus 中的應用 203
10.2 切削過程有限元參數化建模 206
10.2.1 參數化技術概述 206
10.2.2 自定制切削參數化界面的實現 206
10.2.3 Abaqus中切削模型參數化的實現步驟 207
10.3 基于有限元仿真的切削工藝優(yōu)化控制研究 212
10.3.1 優(yōu)化算法介紹 212
10.3.2 切削仿真優(yōu)化設計的數學模型 216
10.3.3 Abaqus與iSIGHT聯合仿真技術 218
10.3.4 切削工藝優(yōu)化及試驗驗證 221
10.4 本章小結 224
參考文獻 224
第11章 有限元軟件仿真結果對比 226
11.1 Deform介紹 226
11.1.1 Deform主要功能介紹 226
11.1.2 Deform-2D、Deform-3D介紹 227
11.1.3 Deform主窗口介紹 228
11.1.4 Deform的特性分析 236
11.2 Third Wave AdvantEdge介紹 236
11.2.1 Third Wave AdvantEdge主要功能介紹 237
11.2.2 Third Wave AdvantEdge主要窗口介紹 238
11.2.3 Third Wave AdvantEdge主要模塊 240
11.2.4 Third Wave AdvantEdge的特性分析 251
11.3 二維切削過程仿真模型的建立 251
11.3.1 二維切削過程仿真 251
11.3.2 二維切削過程仿真結果的比較 252
11.4 三維切削過程仿真模型的建立 254
11.4.1 三維切削過程仿真 254
11.4.2 三維切削過程仿真結果的比較 255
11.5 本章小結 257
參考文獻 257