金属棒料毛坯切断过程的有限元仿真分析开题报告

全文总字数：3045字

1. 研究目的与意义

金属切削过程的研究，不论对提高零件质量、降低加工成本、提高生产效率和经济效益，还是对金属切削加工自动化有十分重要的意义。

传统方法研究金属材料的切削加工技术是依赖于实验分析的，这一方法虽然在数值上接近于实际数值，但是无法从微观上观察和理解切削变形、切削形成或者刀具磨损等机理，为了弥补此缺陷，随之而来的便是虚拟制造技术。

应用有限元仿真方法可以观察加工过程中的物理现象，通过物理或数学模型来模拟实际系统，实现了对参数如温度、应力、变形、磨损量等数值的可视化，还可用来预测材料加工中的表面缺陷，指导刀具的设计与刀具参数的优化，优化切削加工工艺参数等，因此有限元技术的出现对切削过程的研究有十分重大的意义。

2. 国内外研究现状分析

近几年，国际上对金属切削工艺的有限元模拟更加深入。

lin等使用应变能加密的临界值作为切削分离的标准，在大变形条件下，建立了热弹性耦合模型，预测了温度分布的情况；deng和shet在他们的研究中使用了限元软件模拟正交金属切削，强调了摩擦对热力耦合的影响；medill等人基于abaqus软件进行了切削模拟，并建立了金属切削的热力耦合模型yung-changyen等研究了切削过程中切削温度、应力和应变受切削刃的形状的影响情况。

与国外的研究状况相比，我国相关有限元仿真在金属切削领域中的应用与研究起步比较晚，存在着很大的差距，相关研究大多是通过实验和解析的手段，研究机构也主要集中在大学。

3. 研究的基本内容与计划

1. 本课题主要内容为金属棒料毛坯切断过程的有限元仿真分析的有限元仿真，要求得到：金属材料切断过程的切削力曲线、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.根据塑性材料车削过程切削仿真的特点，合理的选择刀具材料、刀具前角、后角、切削用量等参数并阐明选用原因；4.材料的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third wave， 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

近几年，随着对切削过程的有限元深入研究，研究方向越来越细，内容更加符合实际，应用了更精确的材料本构模型，对塑性成型技术的理论研究更加精细。

有限元分析软件的刷新，不断推动着模拟切削过程的研究更快更好地发展。

高科技手段不仅用于验证和优化设计，也用于对塑性成形工艺和新材料的探索。