热力耦合三维多向振动切削仿真研究与应用

课程内容

• 本课程详细介绍了在Abaqus中如何添加三方向振动载荷的添加，包括：椭圆振动，二维超声，振动剪切和螺旋进给等，并指出了超声振动施加方式和使用过程中需要注意的事项。

• 课程中分别有几何建模，材料属性加载，分析步的设置，边界条件的添加（定义三维振动形式），网格划分，以及后处理过程，其中后处理的方法直接影响论文中图片的样式。

超声振幅加载理论公式

位移对比（三维振动&一维振动）

受力对比（三维振动&一维振动）

仿真温度场情况

车削加工过程中工件材料受到刀具的挤压和剪切作用，在经过弹性变形后形成塑性分离，进而产生加工后的切屑。

• 第一阶段为挤压过程，刀具从侧面压入到工件内部，此时工件由于挤压作用和刀具完全接触，但尚未产生明显的温度升高情况；

• 第二阶段为变形过程，由于工件基体产生了明显的形变，在形变的作用下材料内部温度升高，热量由工件传递到了刀具基体上，可以看出刀具在冲击作用下温度瞬间升高；

• 第三阶段为剪切过程，此时工件在刀尖的剪切作用下出现材料分离，并且出现明显的材料大变形情况，导致加工区域温度升高；

• 第四阶段为滑移过程，此时分离后的切屑在刀具表面滑动，在摩擦力的作用下产生滑移升温，并扩大了温度区域。

仿真应力场情况

• 第一阶段为挤压过程，刀具从侧面压入到工件内部，此时工件受到刀具的挤压，出现了应力集中点，并在这点开始，工件材料将发生分离；

• 第二阶段为变形过程，此时工件基体产生了明显的形变，从图中可以看出受到刀尖的作用，基体的应力最大区域可以分为两部分，分别为水平的变形应力区域和倾斜的最大剪应力区域；

• 第三阶段为剪切过程，如下图所示工件在刀尖的剪切作用下出现材料分离，此时水平应力场消失并且倾斜应力场向未切削区域移动，等待刀具的进给运动以及进一步的切削。

• 第四阶段为滑移过程，此时刀具继续向前切削，切屑逐渐变长并且在之前遗留的应力场作用下切屑断裂，将应力进行释放。

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