削有限元仿真国内外研究现状切削过程有限元仿真技术现状切削力切削温度特性研究现状已加工表面完整性研究现状刀具磨损研究现状主要研究内容硬态车削机因此单元积分点上的所有应力分量均为零减缩积分只在单元中心有个积分点。

由于单元变形却并没有产生应变能，这种变形的弯曲模式即沙漏现象，亦称零能量模式。

附图沙漏现象的产生单元在此模式下，没有刚度，所以无法抵抗这种变形。

当网格划分的较粗的时候，这种沙漏现象会通过相邻的网格扩展，导致结果无意义。

沙漏可能导致计算不稳定，引起单元畸变，造成分析计算不收敛等问题。

载荷重庆大学本科学生毕业设计论文精密硬态车削有限元仿真分析学生学号指导教师专业机械设计制造及其自动化重庆大学机械工程学院二二年六月重庆大学本科学生毕业设计论文摘要摘要淬硬钢是类典型的难加工材料，硬度可高达。

通常，淬硬钢工件在淬硬热处理前已完成粗加工精加工则由磨削完成，成本较高且污染严重。

精密硬态车削技术采用车削对淬硬钢工件进行精加工，是种绿色经济的加工工艺，近年来，得到了越来越多的关注。

在阐述国内外研究成果的基础上，本文通过有限元软件对精密硬态车削过程进行了较为深入的研究。

建立了二维正交自由切削有限元模型。

在合理假设的基础上，详细讨论了由实际车削加工向二维正交自由切削几何模型转化过程及之间的参数关系。

仿真模型中采用了材料模型来描述工件的流动应力，刀屑接触采用修正的库仑摩擦模型。

工件单元类型采用单元，结合失真沙漏控制技术，有效避免了由于材料大变形导致的网格扭曲畸变等问题。

采用了材料失效模型和单元删除技术来实现切屑分离。

采用显示求解算法进行完全热力耦合分析。

通过有限元软件对淬硬轴承钢进行了系列仿真实验。

在切削速度切削层厚度，切削层宽度，刀具前角时得到平均总切削力，切削温度。

同时，研究发现在低速切削下，形成带状连续切屑在高速切削下，形成锯齿，切屑，并出现了明显的绝热剪切带和切削力波动，观察到在切屑自由表面处微裂纹的出现和扩展现象。

通过对比完全热力耦合分析和绝热分析两种仿真分析方法发现，通过绝热分析得到的切削温度明显偏高并偏离正常值，造成切削力的较大波动在定范围内，切削速度的提高会使切削力下降，但在定临界值附近后，呈现略有上升的趋势。

除此之外，切削力切削温度随切削用量刀具前角的变化规律基本符合传统车削加工理论。

在距已加工表面深度约以内呈现残余压应力，这对提高工件使用性能具有重要意义。

最后，采用正交试验设计的方法对硬态车削试验进行了初步设计和研究。

关键词精密硬态车削，淬硬钢，有限元仿真，锯齿形切屑，机理重庆大学本科学生毕业设计论文，士学位论文，冯凭，丁海娟，夏广岚硬态干式切削技术及其应用机械设计与制造王宇刀具高速精密硬态切削机理与应用技术哈尔滨哈尔滨理工大学博士学位论文，文辉东刀具精密硬态切削淬硬轴承钢的试验研究航空制造技术唐林虎，黄建龙，高成秀等精密干式硬态车削淬硬工具钢时表面粗糙度的参数优化制造技术与机床文东辉刀具硬态切削机理及技术大连大连理工大学博士学位论文，方斌，黄传真，王文明等硬切削中刀具材料的选择机械工程师德舒尔茨，德阿贝勒，何宁高速加工理论与应用北京科学出版社，张东进切削加工热力耦合建模及其试验研究上海上海交通大学硕士学位论文，王晓霞，王洪祥金属切削过程有限元分析的国内外发展现状佳木斯大学学报文辉东，刘献礼，肖露等硬态切削机理研究的现状及发展工具技术吴申峰，张雪萍淬硬轴承钢锯齿形切屑形成机理上海交通大学学报重庆大学本科学生毕业设计论文参考文献工作顺利，硬态车削技术是个非常庞大的课题，我所做的工作还只是冰山角。

从课题初期查找文献资料学习课题相关知识到进行仿真再到论文写作，此过程中，遇到过很多问题，同时也得到了合老师和不少同学们的帮助和鼓励，使这些问题得以顺利解决，在此都并表示感谢。

回首大学四年，往事历历在目，初入大学时的情景亦恍若昨日，而时光荏苒，如今的我即将毕业，值此临近毕业之际，也感谢我所有的大学同学，感谢我的朋友们，最后，谨以此作献给多年来含辛茹苦养育我长大成人的父母和在生活与学习中给予我莫大帮助和支持的大哥，他们永远是我坚定前行的不竭动力和精神寄托，愿他们身体健康，大哥工作顺利。

重庆大学本科学生毕业设计论文附录关于剪切自锁和沙漏附录关于剪切自锁和沙漏剪切自锁和沙漏是有限元理论中的两个重要的概念，本文节中已经提到，为论文的完整性和表达的清晰性，现予详细阐述。

剪切自锁所谓剪切自锁，是指当挠度和转角独立插值进行精确积分时，不能保证与罚函数有关的刚度矩阵奇异，因此当板很薄时，方程只有零解，板不能产生弯曲变形，即发生了剪切自锁。

在正常的情况下，小块材料受到弯曲，与水平轴平行的线都会随单元起弯曲，而延厚度方向的直线仍然保持为直线，并且与中轴线之间的夹角会保持为。

如附图所示。

附图在弯矩作用下的材料变形线性完全积分单元如节点四边形双线性平面应力单元，受到弯矩载荷时会发生剪切自锁。

由于阶单元的边不能发生弯曲，所当其承受弯曲载荷时，会发生如附图所示与实际不符的变形。

中性轴以上的水平线受拉伸长，中性轴以下的则受压缩短，与实际的状况相符但是原来的竖直线与中性轴的夹角却改变了，这表示材料受到剪切力，剪应立不为零，显然，这是不正确的。

在这样小块材料中，在受到纯弯的情况下不应该有剪应力产生。

附图在弯矩作用下完全积分线性单元的变形在已知载荷不大，只能对模型中单元产生很小的弯曲变形时，也可以采用完全积分的线性单元。

另种考虑是，为避免产生剪切自锁，单元采用减缩积分法，这也是通常的做法。

采用减缩积分比完全积分，减少了计算时间提高了计算效率，重庆大学本科学生毕业设计论文附