铝合金端面车削过程的三维有限元仿真分析开题报告

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。本课题是以铝合金的三维端面车削过程的有限元仿真为例，来使用有限元方法对三维端面车削过程的中的切削力、切削温度和切屑形态进行分析与仿真。本课题是为了研究典型塑性材料切削及微切削过程有限元仿真的理论及方法，加深学生对机械加工过程中刀具、工件材料以及切削过程的各种物理现象的理解，培养学生掌握基本的有限元理论知识和有限元软件的使用，以拓宽学生的知识面和提升学生的专业技能。

2. 国内外研究现状分析

加工仿真经历了从二维仿真到三维仿真，从几何仿真到物理仿真的过程。对于三维实体的仿真，现在国内外已经有了较为成熟的仿真系统及软件。而进一步的物理仿真，现在大多使用有限元的方法进行相关研究。

几何仿真就是在计算机上将数控加工过程以动画的形式显示出来，不考虑加工过程中的物理现象。以逼真的视觉效果让我们能够观察整个加工的过程。让我们及时发现加工程序的正确有与否，减少程序的调试时间。代替了实际的试切过程，避免不必要的损坏。大大提高了工作的效率。

随着制造业的不断发展，人们不再仅仅满足于几何仿真，对于整个加工过程的仿真的需求越来越迫切。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等力学，热学方面的物理仿真便逐渐发展起来。研究人员将有限元的方法引入切削加工的仿真，但整个切削过程涉及力学、材料学、热学等众多学科的复杂物理现象，在现阶段想要完全模拟是不可能的。所以现在研究人员主要是采用抓住主要因素忽略次要因素尽量真实的反映加工过程的方法进行相关的研究。

3. 研究的基本内容与计划

本课题的研究内容包括如下部分：切削力、切削温度和切屑形态进行分析与仿真

研究计划:

第1周至第2周(2.25~~3.10) 准备研究生复试 查阅相关资料，填写开题报告上传上网。

4. 研究创新点

为了研究典型塑性材料切削及微切削过程有限元仿真的理论及方法，加深学生对机械加工过程中刀具、工件材料以及切削过程的各种物理现象的理解，培养学生掌握基本的有限元理论知识和有限元软件的使用，以拓宽学生的知识面和提升学生的专业技能。