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

1、- 1 - s 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

2、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

3、 、 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 素对 工 件 材 料 硬 化 应 力 的 影 响 ， 应 用 Johnson-cook 等向 强 化 模 4。 Johnson-Cook 的 数 学 表达 式及 相 关 参 数 含 义 可

4、表 示 为 n T T m A B 1CLn 1 0 （ 2-1） 1 0 Tmelt T0 - 2 - 式 中 : A、 B、 n、 C、 m 是 由材 料 自 身 决 定 的 常 数 ; Tmelt 为材料 的 熔 点 ; T0 为 室温 ; 0 为 参 考 应 变速 率 。 等 号 右 边 第 一 部 分表 示 应变 对 流 动 应力 的影响 ， 第 二 部 分 表 示 应变 速 率 0 对 - 3 - 流动 应 力 的 影 响 ， 而 最 后一 部 分 表 示 温 度 T 对流 动 应 力 的 影 响 。 45 钢 材 料 Johnson- Cook 本 构方 程 A、 B、 C、 n

5、 参 数 值 如 下 表 1.2.1 所 示。 表 1.2.1 本文采用的 JOHNSON-COOK 模型各参数 本构 常 数 A(Mpa) B(MPa) n c m 融化 温 度 过渡 温 度 AISI1045 546 487 0.25 0.027 0.63 1350 298 1.3 材料的断裂准则 对 45 钢 材 料 进 行 高 速 的 切 削时 ， 会 出 现 锯 齿 形 的 切 屑， 因 此 需 要 使 用 材 料 断 裂准 则 对 其进 行 定 义 ， 而 材 料 的 性 质决 定 了 断 裂 准 则 。 我 们 这里 采 用 Johnson-Cook 断裂 准 则 ， 因为 它综

6、 合 考 虑 了 应 变 、 应 变 速率 、 应 力 及 温 度 的 影 响 ， 能 较 为 准 确 地 反 映 实 际 情况 。 本 文采 用 Johnson-cook 剪 切 失 效模 型基 于 单 元 分 点 的 等 效 塑 性变 形 ， 当 材 料 失 效参 数 D 超 过 1 时， 材料 发 生 网 络 失 效 ， 单 元应 力为 0， 实 现 切 屑 和 已 加工 表面 的 分 离 。 失 效 参 数 定义 可表 示 为： pl D （ 2-2） pl f 式中， pl 为等 效 塑 性 应 变增 量； plpl f 为 失 效 应 变 。 其 中 ， f 由下 式 可得 pl

7、d d exp d p 1d Ln pl 1d T T0 （ 2-3） f 1 2 3 4 5 q 0 Tmelt T0 本文采 用 文献 5中 AISI1045 钢 的 损伤 参 数如 下 表 1.3.1 所 示 。 表 1.3.1 AISI1045 钢的损伤 参 数 损伤 参 数 D1 D2 D3 D4 D5 AISI1045 0.1 0.76 1.57 0.005 -0.84 - 4 - 二、 有限 元 模型 的 建立过程 采用 Abaqus 有 限 元 软 件 模 拟正 交切 削 45 钢 AISI1045 的 稳 态 切 削 过 程 ， 在不 同切 削 速 度和 刀 具 前 角 下

8、仿 真 得 到 应力 、 应 变 和 切 削 力 曲 线 ， 其中 切 削 速 度 分 别为 1m/s、 5m/s、 8m/s， 刀具 前 角 分 别为 -10、 0、 10。 以下是 9 种 切 削 过程 的 切 削 和 变 形 区 内 的 应力图 ， 应变 图和切 削 力 曲 线 。 下 面 以 刀具 前角 为 10， 切 削 速度 为 8m/s 为例 模 拟 金 属切 削 过程。 本文 采 用 的 统 一 单 位 ： N， Pa， m， s， K， J； 软 件版 本 ： 6.14-1 中文 破 解 版 （ 下文 简 单 操作 指 令 仍 使 用 英 文 ， 以 便区 分 和 理 解 ）

9、 。 （ 参 考 书籍 6-7） 2.1 建模 （ 1） 新 建 模型 启动 Abaqus 软 件 ， 新 建并 保存 新 的 模型 为 cutting。 （ 2） 创 建 工 件 模型 选择 主 菜 单中 的 part 选项 ， 选择 下 拉 菜 单 ， 单 击 create， 在 弹 出的 Create Part 对 话框 中 ， 设定 模 型 的 名 称 为 workpiece， 在 建 模 空 间 选 项 中 选 择 2DPlanar 类 型 选择 Deformable，基 本特 征选 择 Shell， 近 似尺 寸 选 择 0.005。 点击 Continue 进 入 绘 制草 图

10、步 骤 。 在随 后 出 现 的 草 图 绘 制 模 块中 ， 绘 制一 个 12mm 的 矩形平 面 图 ， 选 择 矩 形 的 右 上 角为 坐标 原 点 ， 其 工 件 模 型 最 后结 果如 图 2.1-1 所 示 。 点 击 Done 完 成 上 面 的 工 件 模 型的 绘 制。 图 2.1-1 工件模型草图 - 5 - （ 3） 创 建 刀 具 模型 按照 以 上 方 法 再 次 创 建 一 个模 型 ， 模 型 的 名 称为 dao， 建 模 空 间 选 项 中 选择 2DPlanar类 型 选 择 Analytical rigid（解析刚 体 ）， 近 似 尺 寸 选 择 0

11、.005。 点 击 Continue 进 入 草绘 ， 按 照 图 2.1-2 所示 尺 寸 ， 绘 制 完 后 点击 Done 完 成 刀 具 模 型 的 绘制。 图 2.1-2 刀具模型草图 选择 主 菜 单中 的 Tools 选 项， 选 择 下 拉 菜 单 ，单 击 Reference Point， 根 据 视图 窗口 左 下 角的 提示 ， 点 击 刀 具 模型 的右 上 角 顶 点 作 为 参 考 点 ， 操 作 后 在 刀 具 模 型 右上 角会 出 现 RP 字 样。 （ 4） 创 建 网 格 部件 部件 绘 制 完 成 后 ， 在 Module 下 拉 菜 单 中 选 择 M

12、esh 进入 网 格 化 模 块 。 在 网 格 划分 之 前 先对 工 件 结 构 分区 ， 这 样 做 的目 的 是 切 削 工 作 区 划 分 网格 细 一 点 ， 而 远 离 工 作 区 的则 少 布 种 ， 网格 稀 疏 一 点 。 在 主 菜 单 中 选 择 Tools Partition， 然 后 会 弹 出 Create Partition 对 话 框 ， 类 型 选 择 Face， 方 法 选择 Sketch， 进 入 草 绘 区 ， 按 照所 示对 工 件 完 成 结 构 分区 ， 形成 上 下 两 个 矩形 块 。 在网格化之前 必 须对工 件 模型的各条边 撒 种子。

13、在 菜单栏中 选 择 Seed，会 弹 出一系列 撒种 方 式 以 及 删 除 撒 种 的 选项 ， 选 择 为 边 布 种 。 按 种子 数 布 种 分 别 为 上 矩 形 短边 20 个 ， 三 条 长 边 100 个 ； 下 矩 形 短 边按 单 精 度 布 种 ， 种子 数 25， 偏移 为 5。 如图 2.1-3 和 2.1-4。 - 6 - 图 2.1-3 上矩形短边布种 图 2.1-4 下矩形短边布种 撒种 完 成 后 定 义 工 件 模 型 的网 格 形 状 控 制 参 数 。 在 菜单 栏 中 选 择 Mesh， 在 弹 出的 选 项 中选 择 网 格 控 制 选项 Cont

14、rols，出 现 选 择 区 域 窗 口。 框选 整 个 工 件 后 点击 Done 确认 。 弹出 的网 格 控 制 对 话 框 如 图 2.1-5。元素 形 状 选 项选择 Quad， 技 术 选 项 卡 选择 Structured。 其 余 选项 默 认 ，点 击 OK 按 钮 完成 上 矩 形 的 控 制 参 数 设 置。 - 7 - 图 2.1-5 网格控制 下一 步 是 元 素 类 型 的 设 定 。在 菜 单 栏 中 选 择 Mesh， 在下 拉 菜 单 中 选 择 Element Type， 同网 格 形 状 控 制 参 数 设 置 一样 ， 先 选 择 整 个 零 件 点 击

15、 Done 确 认 。 弹 出 图 2.1-6 所示 的 对话 框 ， 单 元 库选 择 Explicit，在元 素 库 中 选 择 温 度 位 移藕 合 的 元 素 族 ， 几 何 阶 次选 择 线 性 。 元素 控 制 选 项 卡 中 ， 分 析选 择平 面 应 变 ， 勾 选 二 次 计算 精度 ， 沙 漏 控 制 选 项 勾选 Relax stiffness （松 弛 刚 度 ） ， 其 余 设 置 为默 认 ， 点 击 OK 按钮 完 成设 定 。 图 2.1-6 单元类型 - 8 - 最后 完 成 网 格 化 操 作 。 在 菜单 栏选 择 Mesh Part， 单 击 Yes 完

16、 成 网 格 化操 作 ， 网 格 化 后的 模 型 如 图 2.1-7 所示。 图 2.1-7 网格化模型 （ 5） 创 建 网 格 零件 保持 网 格 化 之 后 的 工 件 零 件视 图 ， 点 击 菜 单 栏中 的 Mesh， 在 下 拉 菜 单 中 选 择 Create Mesh Part， 给 网 格 刀具 取 一 个名 称 workpiece-mesh，回 车 后在 主 窗 口 就 生 成 了 一 个 绿色 的 网 格 工 件。 2.2 定义 AISI1045 的 材 料属性 （ 1） 定 义 工 件 的 材 料 参 数 在 Module 下 拉 菜 单 中 选 择 Proper

17、ty 进入 Property 模块，在 主 菜 单 中 选 择 Material Create， 创 建 一 个 新 的 材料 ， 新 材 料 取 名 为 AISI1045， 在 General Density 选项中 ， 在 Mass Density（密度 ） 输入 7850。 选择 Mechanical Elasticity Elastic， 在 Data 选 项卡 中 ， 分 别 设置 Young s Mod（杨 氏 模量 ） 和 Poissons Ratio（泊松 比 ） 的 值为 205E9 和 0. 29。 选 择 Mechanical Plastic， 在 Hardening 选

18、 项 中 选择 Johnson-Cook， 本 选 项 选 择了 代 表金 属 材 料 塑 性行 为 的 本 构 方 程 ， 对 于 仿真 结 果 的 准 确 性 有 根 本 的影 响 ， 因 此 应 根 据 实 际 情况 合 理 选 择本 构形式。本人作者通过查阅相关文献得到如表 1.2.1 所示的 J-C 本构模型 ； 断裂损伤选用 Johnson-Cook 损 伤 ， 参 数 如表 1.3.1 所 示 。 按 照 表 中 所示 的 数 据 输 入 各 项 参 数 ，这 些 参 数 设 定了 应 变 率 对 材 料 性 能 的 影响 。 传 导 率为 49.8， 比 热为 486， 线 膨

19、 胀 系 数 如 表 2.2.1。 完 成材 料属 性 定 义 之 后 ， 点 击 OK 完成材料属 性 的 编 辑 ， 在点击 Dismiss 关闭材 料 编辑 器 对 话框 。 - 10 - 表 2.2.1 AISI1045 线膨胀系数 ， K 373 473 573 （ m/(106K） 1.16 1.23 1.31 （ 2） 设 置 截 面 属性 从主 菜 单 中选 择 Section Create， 在 Create Section 对话 框 中 定 义 这 个 区域 为 Section- work， 在 Category 选项 中 接受 Solid， 在 Type 选项中 接 受

20、Homogeneous， 点 击 Continue。在 Edit Section 选 项 中 选 择 金 属 材 料 AISI1045， 勾 选平 面应 力 位 变 厚 度 并 保持 为 1， 点 击 OK 完 成此 截 面 的 设 置 。 （ 3） 赋 予 截 面 材质 在主 菜 单 中 选 择 Assign Section， 出 现 区 域 选 择 的提 示 ， 框 选 视 图 中 的 整 个网 格 零件 并 点 击 Done 确 认， 出现 Edit Section Assignment 对 话 框 如 图 2.2-1 所 示。 默 认所 有选 项， 点 击 OK 完 成 赋 予 截 面

21、 材 质 的操 作 。 网 格 工 件 的 颜 色 变成 蓝 色 表示 对 workpiece-mesh 零件赋 材质 操 作 成 功。 图 2.2-1 赋予材料属性 2.3 模型的装配 （ 1） 调 入 工 件 与 刀 具 在 Module 下 拉菜 单 中 选 择 Assembly 进入 Assembly 模块，从 主 菜 单 中选择 Instance Create， 在 Create Instance 对话 框 中 选 中 零 件 workpiece-mesh 和 dao， 部 件 的 预 览图 像 就出 现在 主 窗 口中（ 如图 2.3-1 所示 ） ， 点击 Apply 之后就调

22、入 了 网 格 工 件 ， 装 配 体的 坐 标 原 点 - 11 - 默认 为 此 网 格 零 件 的 坐 标 原 点 。 此 后 调 入 的 零 件原 点默 认 与 此 零 件 原 点 位 置 重 合 。 点 击 OK 调入 刀 具 零 件 ， 刀 具 的 草 图原 点 默 认 与 工 件 的 草 图 原点 重 合。 图 2.3-1 添加装配 （ 2） 调 整 工 件 与 刀 具 的相 对位置 从主 菜 单 中 选择 Instance Translate， 在 刀 具 零件 上点 击 并 点 击 提 示 栏 的 Done 确认。 接受 默 认 的 平 移 起 点 即 坐 标原 点 ， 回

23、车 之 后 输 入 终 点坐 标 （ 0,-0.0002） ， 点 击 回车 ， 再 点 击 提示 栏 的 OK 确认 移 动 操 作。 装 配 完 成 之 后 的 各 零 件相 对 位 置如 图 2.3-2 所 示 。 图 2.3-2 装配完成的装配体 - 12 - 2.4 定义分析和 ALE 自 适应网格 （ 1） 定 义 分 析 步 进入 Step 模 块 ， 从 主 菜 单 中 选 择 Steps Create， 在 Create Step 对 话 框 中输 入分 析 步 名 称 为 cutting， 接 受 在 初 始分 析 步 后 插 入 本 步 ， 选 择分 析 步 类型 为 D

24、ynamic， Explicit； 点击 Continue 进 入 编 辑 分 析步 ，如图 2.4-1 所 示 。设置 Time period 为 0.00015， 默 认几 何 非 线 性 Nlgeom 为 打 开 状 态 ， 选 择 表示 绝 热 效应 的 Include adiabatic heating effects， 接受 其它 选 项为 默认 ，点 击 OK 完 成 编 辑 分析 步 。 图 2.4-1 定义分析步 （ 2） 定 义 输 出 项 Abaqus 提 供 默 认 的 输 出项 ， 因 此 先 打 开 输 出 项 管 理器 。 在 主 菜 单 中 选 择 Output

25、 Field Output Requests Manager，在 弹 出 的 场 输 出 请求 管理 器 中 可 以 看 到 分析 步 cutting 的输出 已经 由 系 统 默 认 设 定 了 。 选中 F-Output-1 后点击 Edit， 将结 果 输 出 间 隔 数 Interval 默认的 20 修 改 为 100，在 Output Variables 选项 中 除 了 默 认 输 出 选项 外 将 State /Field/Time 选中 ， 点击 OK 确认 输 出 请 求 。 定义 History Output Requests 如 图 2.4-2 所示 ， 因 为 要 输

26、 出 刀 具的 应 力应 变曲 线 ， 所以 作 用 域 采 用 集并 选 择 刀 具 参考 点 ref-dao， 输 出 变 量 中 勾 选 应 力和 应变 选项 ， 其 他保 持 默 认 。 - 13 - 图 2.4-2 历程输出设置 （ 3） 设置 ALE 自 适 应 网 格 首 先 在 part 模 块 里 创 建一 个 set 集 命 名 为 woke-el， 类型 为 单 元 ， 选 中 整 个 workpiece 模 型， 再进 入 step 模 块 ， 创 建 如 图 2.4-3 所 示 的 ALE 网格 自 适 应 参 数 属 性 。 图 2.4-3 ALE 自适应网格 -

27、14 - 2.5 定义接触 （ 1） 定 义 接 触 面 进 入 Interaction 模块，菜单中 选 择 Tools Surface Create，默认接 触 面类 型 为 Geometry， 填入 名称 为 Surf-dao， 点击 Continue， 框 选 刀 具 ， 此 时 提 示 栏 弹 出两 个选 择 按 钮 ， 不同 颜 色 代 表 着 不 同 的 刀 具的 内 外 表 面 。 选 择 代 表 刀具 外 表 面 的 颜 色 ， 完 成 刀具 的 接 触 面设 置 。在 菜 单 中 选 择 Tools Surface Create， 选 择 类 型 为 mesh， 填 入 名

28、 称 为 Surf-workpiece， 点击 Continue。 如 图 2.5-1 所示 ， 点 击 提 示 栏 里 的 Done 完 成 工 件的 接 触 面 设 置 。 图 2.5-1 （ 2） 定 义 接 触 性质 从主 菜 单 中选 择 Interactions Property Create， 在出 现 的 对 话 框 中 命 名 接 受默 认 的 Intprop-1 为 ， 接 受 Contact 为默 认 选 择 ， 点击 Continue 进入 Edit Contact Property 对话框 。 选 择 Mechanical Tangential Behavior， 选

29、 择 Friction formulation 为 粗 糙 Penalty，在 Friction Coeff 中 输入 0.6。 选 择 Mechanical Normal Behavior， 接 受 默 认选 项 ， 点击 OK 完成 设 置， 如图 2.5-2 所示。 - 15 - 图 2.5-2 刀具与工件的相互作用 （ 3） 定 义 接 触 对 从主菜单中选择 Interaction Create，在出现的 接 触对命名对话框中命 名接 受默认为 Int-1， 选择初 始 分 析 步 cutting， 在 接 触 对 的 类 型 列 表 中 选中 Surface-to-surface

30、Contact Explicit， 点 击 Continue 之 后弹 出 主从接触面的选择提示 。 点击视图右下角出现的 接 处面选择按 钮 surface， 在 弹 出 的 列 表 中 选 Surf -dao 后点 击 Continue。 提 示 栏 弹 出 选 择 从面 的类 型 ， 单 击 surface 按 钮后 再 次 出 现 已 定义 面 的 列 表 ， 双 击选 择 surface-contact 后弹 Edit Interaction 对话 框， 接 受 默 认 选 项 并点 击 OK 完成 接 触 对 的 设 置 。其 结果 如 图 2.5-3 所示。 图 2.5-3 定义

31、接触对 - 16 - 2.6 定义载荷和温度场 （ 1） 定 义 元 素 集合 进入 Load 模 块 ， 在 主 菜单 中 选 择 Tools Set Create， 在 弹 出 的 Create Set 对话框 中取 名 为 work-fix 并 选择 类 型 为 Node， 点击 Continue 后 在 主 窗口 中 选 择 属 于 工件 的 底 边 和 左 边 ， 点 击提 示栏 的 Done 完成 节 点 集 合 的 定 义 ； 同 样方 法建 立 work-all 选中整个 工件 ；在 主菜 单 中 选 择 Tools Set Create， 在 弹 出 的 Create Set

32、 对 话 框 中 取 名 为 ref-dao 并选择 类 型 为 Geometry，点击 Continue 后 在 主 窗 口 中 选 择 刀具 参考 点 RP， 点 击 提 示 栏的 Done 完 成定 义 。 （ 2） 定 义 约 束 边 界 条件 在主 菜 单 中选 择 BC Create， 在 弹 出的 Create Boundary Contion 对 话 框 中 输 入 名称为 fix ，选择 初始分析 步 并选择边 界条件 目 录 为 Mchanical ， 选 择 类 型 选 项 卡 中 的 Symmetry/Antisymmetry/Encastre， 点 击 Continu

33、e 弹出 的 Region Selection 对 话 框 中 点 击 work- fix ， 再 点 击 Continue ， 选 择 表 示 约 束 所 有 自 由 度 的 ENCASTRE (U1=U2=U3=URl=UR2=UR3=0)， 点击 OK 确定。 重复 上 一 步 中 的 创 建 边 界 条件 动 作 。 输 入 名 称 为 dao-move 并选择 分 析 步 为 已 定义 分 析 步 cutting， 在 Mechanical 目录 中 选 择 约 束 类 型 为 Velocity/Angular velocity， 点击 Continue 后 出现 区 域 选 择 对

34、 话 框 。 选 择 ref-move 刀具几 何 参 考 点并 点 击 Continue 出 现如 图 2.6-1 所 示 的 Edit Boundary Condition 对话 框 。 点 击 下 方 Amplitude 选项后 的 create， 在 弹出 的 Create Amplitude 对话框 中 命 名 为 Amp-1 并选择定 义 类 型 为 Tabular，点击 Continue 后在 时 间 和 幅 度的 数 学 关 系 表 格 中 输 入 如图 2.6-1 中所 示 数 据 ， 并 点击 OK 确认 。 主 窗 口 中 刀具 的 参 考 点 上出 现 向 左 的 箭

35、头 表 明 刀 具运 动 已 经 置 成功 。 幅 度 曲 线的 定 义 是 为 了 设 定 刀 具 运动 速 度 有 一 个从 零 到 最 大 ， 再 降 为 零 的变 化 过 程 。 图 2.6-1 载荷 - 17 - （ 3） 定 义 温 度 边 界 条件 在主 菜 单 中选 择 Predefined Field Create， 在 弹出 的 Create Field 对话框 中 默 认名 称 为 Field-1 并 选择初始分析 步 Initial， 在目 录 Other 选择类型选项卡 中 的 Temperature， 点 击 Continue 后 出 现 区 域 选 择 对话 框

36、。 选 择 work-all 节点集 合 并 点 击 Continue， 弹出 如 图 2.6-2 所示 的 场 编 辑 器， 在 Magnitude 项 中 输入 298，点 击 OK 完成 工 件 初 始 温 度 的设 置。 图 2.6-2 定义温度场 2.7 数据检查并提交任务 （ 1） 创 建 数 据 检 查 任务 在 主 菜 单 中跳过 Mesh 步骤 直 接 进 入 Job 模块 。在 主 菜 单 中 选 择 Job Create， 在弹 出 的 Create Job 对话 框中 给 分 析 任 务 取 名 为 job-10 并点击 Continue 进入 编辑 任 务 对 话 框

37、 。 接 受 默 认 选 择 后 点击 OK 完成 创 建 任 务 。 在 主 菜 单中 选 择 Jobs Manager， 在弹 出 的 任 务 管理 器 对 话 框 中 点击 Data Check 按 钮 执 行 数 据 检查 。 （ 2）递交任务 在任 务 管 理 器 中 ， 其 Status 一 栏 显 示 了 任 务 执 行的 进 程 ， 当 任 务 执 行 完 毕 并且 没有 错 误 时 显 示 Check Complete。 完成 后点 击 Submit 提交 经 过数 据 检 查 之 后 的 运 算 任 务， 此 时 计 算 机开 始 运 行 你 提 交 的 任 务 。 三、

38、仿真 结 果分析 在任 务 处 理 过 程 中 或 者 处 理进 行时 ， 均 可 以 在 可 视 化 模块 中 查 看 到 作 业 过 程 和 作业 结果 ， 选择 输 出 场 为 MISES 应 力 和塑 性 应 变 时 ， 即 可 查 看 不同 的 应 力 场 。 本 文 模 拟 计算 了 前 角 为 -10， 0， 10时，速 度分 别为 1 m/s， 5m/s， 8m/s（ 即 60m/min， 300 m/min 和 480 m/min） - 18 - 切削 过 程 的 应 力 、 应 变 和 切削 力 的 变 化 情 况 ， 以 下 为模 拟 结 果 和 并 对 模 拟 的 结果

39、 进 行 相 应的 分析。 3.1 应力模拟结果与分析 以下为 前 角为 10， 0， -10时，速度分 别 为 60m/min， 300 m/min 和 480 m/min 的 Mises 应 力云 图 （如图 3.1-1 至 3.1-9）。 图 3.1-1 前角为 -10，切削 速 度 60m/min 应力图 图 3.1-2 前角为 -10，切削 速 度 300m/min 应力图 - 19 - 图 3.1-3 前角为 -10，切削 速 度 480m/min 应力图 图 3.1-4 前角为 0，切削速度 60m/min 应力图 图 3.1-5 前角为 0，切削速度 300m/min 应力图

40、- 20 - 图 3.1-6 前角为 0，切削速度 480m/min 应力图 图 3.1-7 前角为 10，切削速度 60m/min 应力图 图 3.1-8 前角为 10，切削速度 300m/min 应力图 - 21 - 图 3.1-9 前角为 10，切削速度 480m/min 应力图 3.2 塑性应变模拟结果与分析 以下为 前 角为 10， 0， -10时，速度分 别 为 60m/min， 300 m/min 和 480 m/min 的 Mises 应 力云 图 （如图 3.2-1 至 3.2-9）。 - 22 - 图 3.2-1 前角为 -10，切削 速 度 60m/min 塑性应变图 图

41、 3.2-2 前角为 -10，切削 速 度 300m/min 塑性应变图 图 3.2-3 前角为 -10，切削 速 度 480m/min 塑性应变图 图 3.2-6 前角为 0，切削速度 480m/min 塑性应变图 - 23 - 图 3.2-4 前角为 0，切削速度 60m/min 塑性应变图 图 3.2-5 前角为 0，切削速度 300m/min 塑性应变图 - 24 - 图 3.2-7 前角为 10，切削速度 60m/min 塑性应变图 图 3.2-8 前角为 10，切削速度 300m/min 塑性应变图 图 3.2-9 前角为 10，切削速度 480m/min 塑性应变图 - 25 -

42、 3.3 塑性应变模拟结果与分析 由于 在 切 削 过 程中 ， 刀 具 和 工件 相 互 作用 ， 故 选 择 刀 具 上参 考 上 的 反 作 用 力 作 为 切削 力 。 选择 XY 两 个 方 向 上 的切 削力 RF1 和 RF2 来做为 切 削力 来 进 行 分 析 。 以 下 为 前角为 10， 0， -10时 ， 速度分别为 60m/min， 300 m/min 和 480 m/min 的切削力 曲 线 图 （ 如图 3.3-1 至 3.3-9） 图 3.3-1 前角为 -10，切削 速 度 60m/min 切削力曲线图 图 3.3-2 前角为 -10，切削 速 度 300m/min 切削力曲线图 - 26 - 图 3.3-3 前角为 -10，切削 速 度 480m/min 切削力曲线图 图 3.3-4 前角为 0，切削速度 60m/min 切削力曲线图 图 3.3-5 前角为 0，切削速度 300m/min 切削力曲线图 - 27 - 图 3.3-6 前角为 0，切削速度 480m/min 切削力曲线图 图 3.3-7 前角为 10，切削速度 60m/min 切削力曲线图 图 3.3-8 前角为 10，切削速度 300m/min 切削力曲线图 - 30 - 图 3.3-9 前角为 10，切削速度 480m/min 切削力曲线图