5) 进行模拟仿真;6) 处理仿真结果。4.2 刀具的模型建立
本分析中是直接从Deform 封装的刀片库中选取刀片,所选取的刀片代号是CNMA432 ,刀片材料为WC。对于工件部分,为了能够快速地模拟实际的加工情况,得到预期的分析结果,仅选取靠近加工表面的部分作为分析对象。
杨氏模量
(GPa) 泊松比
比 热膨胀
系数
( /℃) 导热系数
( W/m
/℃ ) 热容
( N/
/℃)
CBN刀具 720 0. 25 2.1 79 14
CBN刀具的物理属性 1
刀具参数
4.3 工件的本构关系
工件材料常常在高温、大应变和大应变速率的情况下发生弹塑性流动, 因此综合考虑各因素对工件材料流动应力的影响, 从而建立合理的材料流动应力模型是模拟分析的关键。
在实际切削过程中, 切削区的工件材料通常处于高温、大应变和高应变速率下。真实切削条件下, 考虑材料流动应力数据是进行切削工艺可靠性仿真的主要问题, 应变、应变率和温度将影响材料流动应力。
在实际的金属切削过程中,工件材料常常处于高温,大应变和大应变速率的情况下发生弹塑性变形,其行为是非线性的,这就需要综合考虑各因素对工件材料的流动应力的影响"因此要在高速切削条件下成功模拟金属切削过程,就需要准确可信的流动应力模型来表现工件材料的本构特性。
工件材料开始发生塑性变形或流动的地方,流动应力或瞬时屈服强度主要是受到温度、应变和应变率的影响，所以在材料微观组织结构给定的情况下,材料的本构方程可以表示为流动应力同温度、应变、应变率之间的数学关系式。
4.3.1 34CrNiMo6的本构关系
仿真材料为34CrNiMo6，从Deform-3D材料库中选择AISI4340钢材料，泊松比为0.3，其他机械物理性能（杨氏模量/ Pa、热膨胀系数/、热传导系数/ w••、热容量/ J••等）随温度变化曲线见下图。
材料的本构模型为Johnson-cook模型：
式中：为等效应力，MPa；为等效应变；为应变率；分别为变形温度、室温（20）和材料熔点；A为材料的屈服应力，MPa；B为应变硬化常数，MPa；C、n、m分别为材料特性系数。工件材料为AISI4340，从DEFORM-3D中的材料说明中可以查出，A=950MPa、B=725MPa、C=0.015、n=0.375、m=0.625。该模型考虑了屈服准则和各向同性强化定律。下图是不同温度下应变率为10/s的流动应力曲线。
不同温度下的材料流动应力曲线 1 原文请+QQ3249'114辣.文'论"文'网
随温度变化的机械物理性能参数
4.4 刀具与工件的网格划分
划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它要求考虑的问题较多，需要的工作量较大，所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生直接影响。毕业论文
http://www.751com.cn/ 网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑。
在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。同样在响应计算中，计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格。在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内部单元，这时可划分较少的网格。
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