铝合金二维拉削过程的有限元仿真开题报告

全文总字数：2767字

1. 研究目的与意义

采用有限元法来模拟切削过程不但克服了传统的实验方法的费时、费用昂贵的缺点，还可以从模拟结果中得出许多实验难以得到的材料力学特性和物理特性，如：加工工件表面和切屑的温度场分布、应力分布、应变分布和残余应力分布等。

有些参数利用实验方法很难得到，但利用有限元仿真技术很容易得到，有限元仿真技术是实验手段的一种有效手段[1]。

本课题是以塑性材料拉削的仿真分析为例，来使用有限元方法对二维拉削过程的切削力、切削温度及切屑形态进行分析与仿真。

2. 国内外研究现状分析

近几十年来，塑性有限元方法在金属塑性加工成形数值模拟中得到了广泛的应用。

回顾了塑性有限元模拟，技术的发展历程，介绍了金属塑性加工成形数值模拟的基本原理，阐述了塑性加工成形过程有限元数值模拟的关键技术[3]。

在切削加工仿真中，通过切削形成过程仿真，可以预测切屑的类型[4]。

3. 研究的基本内容与计划

1. 本课题主要内容为铝合金二维拉削过程的有限元仿真，要求得到：拉削过程的切削力曲线、切屑的形成及形态、温度场分布等仿真结果，并对典型塑性材料切削过程中的不同物理现象做理论分析；2.前言内容应包括：课题的目的和意义、切削仿真方法的研究现状、课题的主要研究内容等；3.根据塑性材料拉削过程切削仿真的特点，合理的选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量等参数并阐明选用原因；4.材料本构模型为剪切失效模型，简述其作用机理；5.合理的选用切屑分离准则并阐明选用原因，并对不同分离准则的优缺点做理论分析。

6. 研究计划: 第1周-第2周熟悉任务，收集资料，了解任务 书和撰写开题报告。

第3周-第6周熟悉有限元软件thirdwave， 着手为建模准备，通过查阅资料了解铝合金材料的特点，切削过程的特点，选择刀具材料，定义刀具各项几何参数。

4. 研究创新点

目前，由于拉削刀具具有准确性佳，精度高，加工速度快与不易，由其他加工方法取代的特质，拉床的主要动作称为拉削，是利用带有许多刀齿的拉刀坐等速直线运动，通过固定的工件时，逐齿一次下拉，进而使工件表面达到较高精度和较小表面粗糙度值的高效率的加工方法，所以虽然拉削是一种传统的加工方式，但仍然被继续使用。

金属拉削过程对拉削过程的数值仿真的研究还是初步的，与直接应用于生产实际的目标尚有一段距离，若干理论和技术问题需要解决。

但是，这种方法以其包容电子计算机的优点，实验研究和理论分析的长处而显示出它的生命力，是今后金属且需研究方法的一个发展方向。