塑性材料二维拉削过程的有限元仿真开题报告

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。

本课题是以塑性材料二维拉削过程的有限元仿真为模板，来使用有限元方法对切削过程的工件材料表面、刀具表面以及切屑的温度场进行分析与仿真。

本课题是为了研究塑性材料精密及超精密切削过程有限元仿真的理论及方法，加深对刀具、工件材料以及切削过程的理解，掌握基本的有限元理论知识和有限元软件的使用，以拓宽知识面和提升专业技能。

2. 国内外研究现状分析

金属切削过程有限元分析国外发展状况 金属切削过程仿真,国外发展的比较早,1973年美国的b.e.klameehi最先系统的研究金属切削加工中切削的形成原理，开创了有限元方法的历史先河，为以后的研究指明了方向，1980年美国的m.r.lajczok应用有限元方法研究切削加工中的主要问题初步的分析了切削加工的切削工艺，1984年，iwata等将材料假定为刚塑性材料，利用刚塑性有限元法分析了在低速切削，低应变速率的稳态正交切削过程usui等人首次提出了将低碳钢流动应力设为应变，应变速率和温度的函数，他们用有限元法模拟了连续切削中产生的切削瘤并且在刀具和切削接触面上采用库伦摩擦模型，模拟了切削过程。

这几年随着各国对于金属切削工艺的有限元学习研究深入，日本的sasahara和obikawa等人利用弹性有限元方法，在忽略了温度和应变速率的影响前提下，模拟了低速连续切削是被加工表面的残余应力和应变。

美国t.altan教授与意大利e.ceretti合作对切削工艺进行大量的有限元模拟研究，lianchi zhang和j.m.huang,j.t.black对有限元分析正交切削工艺中的切削分离准则做了深入的研究，对不同的分离准则都做了考察。

3. 研究的基本内容与计划

本课题对学生所学知识和技能的要求如下： （1）有限元基本理论及其软件使用； （2）刀具各项几何参数的建模； （3）刀具材料的选择及特点； （4）塑性材料的参数选择； （5）塑性材料切削过程温度场的有限元分析。

研究计划:第1周至第2周(3.2~~3.15) 熟悉任务，收集资料，了解任务 书和撰写开题报告。

第3周至第6周(3.16~~4.12) 熟悉有限元软件（third wave advantedge）， 着手为建模准备，通过查阅资料了解塑性材料的特点，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

如今，国内外都在进行着各种切削材料的仿真研究，仿真实验经济可靠周期短，对于本科生阶段的我们进行学习与研究能大大增加我们的专业知识技能，此次的选题拉削仿真不同于其他的课题研究，我们此次要更多地学习仿真软件的用法以及查阅图书文献按照实验规律进行软件仿真练习，计算，分析，对于知识的理解梳理有很大的考验，