熱力耦合三維多向振動切削仿真
課程內容
本課程詳細介紹了在Abaqus中如何添加三方向振動載荷的添加,包括:橢圓振動,二維超聲,振動剪切和螺旋進給等,并指出了超聲振動施加方式和使用過程中需要注意的事項。
課程中分別有幾何建模,材料屬性加載,分析步的設置,邊界條件的添加(定義三維振動形式),網格劃分,以及后處理過程,其中后處理的方法直接影響論文中圖片的樣式。
超聲振幅加載理論公式


位移對比(三維振動&一維振動)


受力對比(三維振動&一維振動)


仿真溫度場情況
車削加工過程中工件材料受到刀具的擠壓和剪切作用,在經過彈性變形后形成塑性分離,進而產生加工后的切屑。
第一階段為擠壓過程,刀具從側面壓入到工件內部,此時工件由于擠壓作用和刀具完全接觸,但尚未產生明顯的溫度升高情況;
第二階段為變形過程,由于工件基體產生了明顯的形變,在形變的作用下材料內部溫度升高,熱量由工件傳遞到了刀具基體上,可以看出刀具在沖擊作用下溫度瞬間升高;
第三階段為剪切過程,此時工件在刀尖的剪切作用下出現材料分離,并且出現明顯的材料大變形情況,導致加工區域溫度升高;
第四階段為滑移過程,此時分離后的切屑在刀具表面滑動,在摩擦力的作用下產生滑移升溫,并擴大了溫度區域。


仿真應力場情況
第一階段為擠壓過程,刀具從側面壓入到工件內部,此時工件受到刀具的擠壓,出現了應力集中點,并在這點開始,工件材料將發生分離;
第二階段為變形過程,此時工件基體產生了明顯的形變,從圖中可以看出受到刀尖的作用,基體的應力最大區域可以分為兩部分,分別為水平的變形應力區域和傾斜的最大剪應力區域;
第三階段為剪切過程,如下圖所示工件在刀尖的剪切作用下出現材料分離,此時水平應力場消失并且傾斜應力場向未切削區域移動,等待刀具的進給運動以及進一步的切削。
第四階段為滑移過程,此時刀具繼續向前切削,切屑逐漸變長并且在之前遺留的應力場作用下切屑斷裂,將應力進行釋放。

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