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基于CFD的高速切削层流模拟
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:V252[一般工业技术—材料科学与工程;航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程;航空宇航科学技术] TG506.1[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
  • 作者机构:[1]山东大学机械工程学院,山东济南250061
  • 相关基金:“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2012ZX04003-041); 山东省自然科学杰出青年基金(JQ200918); 国家自然科学基金(50975162); 国家重点基础研究发展计划(2009CB724401)
中文摘要:

高速切削塑性变形的本质是位错的不可逆运动与增殖,切削时固体的黏滞力与位错速度成正比,材料的黏性效应在材料的动态力学行为中起到越来越重要的作用,因此从流体的角度去理解比从固体的方面去认识更符合其特点。本文描述了高速切削的位错阻尼机理,建立了基于流体力学的高速切削理论模型,利用计算机模拟技术得到了高速切削时的速度场、压力场和应变率场,为高速切削研究提供了新的思路。通过分析计算结果得出如下结论:在刀尖上方存在速度滞止点,此处速度为零,压力最大,其位置变化影响着刀具寿命和工件已加工表面的质量;从压力最大点开始,压力值沿前刀面逐渐减小直到某处为零,此点即切屑与前刀面分离点;剪切面(刀尖与自由表面拐角处连线)上应变率最大,然后由此向外依次减小。

英文摘要:

In high speed metal cutting, the irreversible dislocation motion and multiplication result in the plastic deformation of the metal, and its velocity are proportional to the drag force of the solid. Therefore, the effect of viscosity becomes more and more important in describing the material dynamic behavior. The damping mechanism of dislocation in high speed metal cutting is described from the fluid aspect; a model for high speed machining is established based on fluid mechanics. The ve- locity distribution, the pressure distribution and the strain rate distribution are calculated by solving the Navier-Stokes equa- tion and energy equation, which provides a new method to study high speed machining. Analytical results show that approximating the behavior of metal cutting by a fluid model during high speed machining is not irrelevant. A speed stagnation point is located at some distance from the tool tip on the tool rake face on which the maximum value of the pressure occurs, with zero speed. Its location influences the life of the tool and the quality of the finished surface. The pressure decreases along the rake face and reaches zero at some point away from the tool tip, which is the point of separation of the chip from the tool. The value of the strain rate exhibits a rapid increase from the tool tip to the free surface corner, and then decreases outwards.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24676