面向切削加工的Johnson-Cook本构参数识别方法研究

为了获得钛合金Ti6Al4V面向切削加工过程的Johnson-Cook模型参数,基于Oxley切削模型和自由正交切削实验资料,以主剪切区材料为研究对象,分别计算了剪切面上的剪切流动应力和剪应力。采用最小二乘原理将参数识别问题转化为以JC模型参数为未知量,以这两个应力差值的平方和为函数,以该函数的最小值为目标的优化问题,在合适的边界条件下,采用遗传算法搜索该优化问题的全局最优解,进而求得对应的本构常数。最后,用有限元仿真模型验证了本文所提本构参数识别方法的合理性及所得结果的正确性。

基于ALE方法的二维超声振动切削仿真

文章应用任意拉格朗日方法(ALE)建立超声椭圆振动切削有限元模型,模拟超声振动对切削加工的影响。同时还对钝圆半径对切削温度和残余应力的影响进行模拟研究。从结果可以看出:工件瞬时最高温度随着振动频率的增加先减小后增大,增大速率比减小速率快;振动频率只影响残余应力值大小,对应力层厚度影响较小;随着钝圆半径的增加,残余压应力层厚度基本不变,而拉应力层厚度减小,最大拉应力也随之减小。

新型井下可控套管整形装置的研究

针对现有套管整形方法的不足,提出了一种新型井下可控套管整形装置,并对装置进行了可控性分析和安全性分析。该装置主要由整形机构和回复机构组成,通过控制地面泵提供的液体压力来控制单次整形量;其工作部件为2个硬质支撑块和整形棱柱,大大增加了整形面积,减小了单个部件的胀形力。分析结果表明,装置通过整形棱柱和硬质支撑块整形,地面泵控压,结构简单,且泵泄压后通过复位弹簧复位;随着地面泵压的增大,套管外壁到内壁的径向应力非均匀性增大,表明整形时需提供合适的压差以控制套管整形径向应力;在不同的工况条件下,整形棱柱和硬质支撑块不会发生塑性变形和剪切失效,满足安全使用要求。

面向硬切削的加工过程建模与仿真研究

为了研究工件硬度对硬切削过程的影响,将适用于硬切削加工过程的材料本构关系进行改造,以适应ABAQUS接口,并结合二维正交自由切削几何模型和Johnson-Cook材料累积损伤模型建立了切削不同硬度AISI H13的热力耦合有限元模型,在ABAQUS中实现了仿真。仿真表明,在其他条件不变的情况下,随工件硬度的增加,主切削力近似呈线性关系增加,背向力几乎保持不变,刀具和切屑的最高温度不断增加。通过分析切削系统温度分布和刀屑最高温度随硬度的变化规律发现,当AISI H13的硬度为62HRC时,PCBN刀具仍能满足切削要求。