Моделирование процесса резания металла методом конечных элементов

• Автор: Виноградов, Юрий Валериевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Общая постановка задачи упругопластического деформирования

1.1. Кинематика процессов

1.2. Определяющие соотношения процессов упругопластического конечного деформирования

1.3. Постановка задачи конечного упругопластического деформирования

1.4. Постановка процесса разделения

Глава 2. Численное моделирование процессов конечного формоизменения

2.1. Численная формулировка проблемы

2.2. Метод интегрирования разрешающих соотношений

2.3. Алгоритмы решения краевых задач упругопластичности
2.4. Проверка правильности реализации математической модели
2.5. Анализ поведения модели при небольших деформациях
2.6. Моделирование процесса конечноэлементного разделения материала
2.7. Построение модели внедрения жесткого клина в полубесконеч ное упругопластичсское тело
2.8. Механизм учета трения в модели резания
Глава 3. Математическое моделирование процесса резания.
3.1. Процесс свободного резания
3.2. Факторы, влияющие на процесс стружкообразования
3.3. Граничные условия при моделировании
3.4. Конечноэлементная реализация процесса резания
3.5. Моделирование установившегося режима резания
Содержание
3.6. Итерационный процесс на шаге
3.7. Обоснование выбора шага расчета и числа конечных элементов
3.8. Сравнение экспериментально найденных и расчетных значений сил резания
Список литературы


Материал: алюминий; скорость резания: а и б — 0,5 м/мин; в — 0, м/мин. По другой концепции еще в г. И. А. Тиме была предложена классификация типов стружек, образующихся при резании различных материалов. Согласно классификации И. А. Тиме, при резании конструкционных материалов в любых условиях образуются четыре вида стружек: элементная, суставчатая, сливная и надлома. Элементную, суставчатую и сливную стружку называют стружками сдвига, так как их образование связано с напряжениями сдвига. Стружку надлома иногда называют стружкой отрыва, так как ее образование связано с растягивающими напряжениями. Внешний вид всех перечисленных типов стружки изображен на рис. Рис. Виды стружки по классификации Тиме. На рисунке За изображено образование элементной стружки, состоящей из отдельных «элементов» приблизительно одинаковой формы, не связанных или слабо связанных друг с другом. Границу тп, отделяющую образовавшийся элемент стружки от срезаемого слоя, называют поверхностью скалывания. Физически она представляет собой поверхность, по которой в процессе резания периодически происходит разрушение срезаемого слоя. На рисунке - образование суставчатой стружки. Разделения ее на отдельные части не происходит. Поверхность скалывания только наметилась, но она не пронизывает стружку по всей толщине. Поэтому стружка состоит как бы из отдельных суставов, без нарушения связи между ними. На рисунке Зв - образование сливной стружки. Основным признаком является ее сплошность (непрерывность). Если на пути движения сливной стружки нет никаких препятствий, то она сходит непрерывной лентой, завиваясь в плоскую или винтовую спираль, пока часть стружки не отламывается под действием собственного веса. Поверхность стружки 1 - прилегающую к передней поверхности инструмента, называют контактной поверхностью. Она сравнительно гладкая, а при высоких скоростях резания отполирована в результате трения о переднюю поверхность инструмента. Ее противоположную поверхность 2 называют свободной поверхностью (стороной) стружки. Она покрыта мелкими зазубринками-насечкой и при высоких скоростях резания имеет бархатистый вид. Стружка соприкасается с передней поверхностью инструмента в пределах площадки контакта, ширина которой обозначена через С, а длина равна рабочей длине главного лезвия. В зависимости от рода и свойств обрабатываемого материала и скорости резания ширина площадки контакта в 1,5 - 6 раз больше толщины срезаемого слоя. На рисунке Зг - образование стружки надлома, состоящей из отдельных, не связанных друг с другом кусочков различной формы и размеров. Образованию стружки надлома сопутствует мелкая металлическая пыль. Поверхность разрушения тп может располагаться ниже поверхности резания, в результате чего последняя покрыта следами от выломанных из нее кусочков стружки. Согласно с изложенным в [], тип стружки во многом зависит от рода и механических свойств обрабатываемого материала. По мерс увеличения твердости и прочности обрабатываемого материала сливная стружка переходит в суставчатую, а затем в элементную. При обработке хрупких материалов образуется или элементная стружка, или реже стружка надлома. С повышением твердости материала, например чугуна, элементная стружка переходит в стружку надлома. Из геометрических параметров инструмента наиболее сильно на тип стружки влияют передний угол и угол наклона главного лезвия []. При обработке пластичных материалов влияние данных углов принципиально одинаково: по мере их увеличения элементная стружка переходит в суставчатую, а затем в сливную. На тип стружки оказывают влияние подача (толщина срезаемого слоя) и скорость резания [, ]. Глубина резания (ширина срезаемого слоя) на тип стружки практически не влияет. Увеличение подачи (толщины срезаемого слоя) приводит при резании пластичных материалов к последовательному переходу от сливной стружки к суставчатой и элементной. При резании хрупких материалов с увеличением подачи элементная стружка переходит в I» стружку надлома. Наиболее сложно на тип стружки влияет скорость резания[6, , ].