有限元仿真技术在20世纪70年代被引入到切削加工领域,用来模拟切削过程。1973年,美国的Klamecki最先应用有限元技术对金属切削加工中切屑形成机理进行了系统的研究[85]。Shi和Guo运用Zener-Hollorn方程材料模型对切削淬硬钢过程进行了仿真,对切削力、切削热以及所生成的锯齿形切屑、白层进行了预测[86,87]。Ng和Umbrello等运用John-Cook模型建立了切削过程有限元模型,模拟结果与实验结果具有较好的一致性[88,89]。Flice等和Ǒzel等运用不同切屑摩擦模型进行切削过程的有限元仿真,预测得到切削温度具有较大差异,基于实验验证,应力多项式摩擦模型的预测温度和预测结果相对更准确,而不同切屑摩擦模型得到的切削力和刀屑接触长度变化不大[90,91,92]。Liu C R在有限元模拟方面也做了大量的研究工作[93]。
南京航空航天大学何宁对高速切削钛合金切屑形成过程进行了有限元模拟,揭示了钛合金锯齿状切屑的形成机理[94,95]。湘潭大学的彭锐涛建立了预应力硬态切削42CrMo的正交切削热力耦合有限元模型,得出了不同的预应力对加工表面残余应力的影响关系,并进行了相关的试验验证[96]。广东工业大学王成勇教授和唐德文博士结合实验研究对淬硬钢切削加工中切屑形成过程,应力、应变分布以及温度梯度分布情况进行了有限元仿真[97]。南昌大学的闫洪对淬硬钢精车过程中切屑形成规律及流动应力模型进行了热力学耦合的有限元模拟,并考证了切削过程中的工艺参数与工件性能和刀具的影响[98]。刘献礼教授和王宇博士针对高速精密硬态切削过程,进行有限元仿真,经试验验证,该仿真具有良好的精度[99]。(www.xing528.com)
国内外学者对材料流动应力本构模型、刀-屑接触摩擦模型及热力耦合作用下硬态切削加工应力、应变场和温度场、切削力、刀具磨损、加工表面残余应力有限元模拟等方面进行了大量的研究工作,但从目前的研究结果来看,因研究条件与切削加工条件的不同,使得实验结果和仿真结果也各不同,都具有一定的适用范围,存在着局限性,试验数据和研究结果不能相互支持和共享。
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