ABAQUS二维切削不同有限元仿真过程及其不同角度的云图优化.pdf

一、 模型建立基本理论 1.1 几何模型的建立 高速切削 45 钢AISI1045 的二维正交切削模型如图 1.1-1 所示 ，工件模型为长方形 ，尺 寸为 1mm ×2mm ，切削厚度为 0.2mm 。刀具做刚性处理 ，刀具前角为-10°，0°，10°，后角 为 5°。切削速度分别取 1m/s ，5m/s ，8m/s （即60m/min ，300m/min ，480m/min ）。工件为 稳定性较好的简化积分四节点温度位移耦合减缩单元 ，工件侧边和底边被约束 ，且工件和刀 具的边界温度为室温25℃ 。在三种刀具前角和切削速度的情况下共建立 9 种切削过程。 图 1.1-1 正交切削模型（此例前角为+ 10°） 1.2 材料本构模型的分析与选用 在切削过程中 ，工件在高温 、大应变下发生弹塑性变形 ，被切削材料在刀具的作用下变 成切屑时的时间很短 ，而且被切削层中各处的应变 、应变速率和温度并不均匀分布且梯度变 化很大 。因此能反映出应变 、应变速率 、温度对材料的流动应力影响的本构方程 ，在切削仿 真中极其关键 。被切削工件材料从弹性变形到塑性变形 ，处于高温 、大应变的条件下 ，最后 被撕裂并脱离己加工表面形成切屑 ，整个切削过程是个非常复杂的非线性问题 。考虑各种因 [4] 素对工件材料硬化应力的影响 ，应用 Johnson-cook 等向强化模 。Johnson-Cook 的数学表达 式及相关参数含义可表示为      n    T T m      A B       1CLn 1  0  （2-1 ）        s1  T T       melt 0  0       - 1 - 式中: A 、B 、n 、C 、m 是由材料自身决定的常数; T 为材料的熔点; T0 为室温; ε 为参考应 melt 0 变速率 。等号右边第一部分表示应变 ε 对流动应力 σ 的影响 ，第二部分表示应变速率 ε 对 0 - 2 - 流动应力 σ 的影