考慮材料損傷影響的切削力模型研究.pdf

1、切削力是金屬切削加工過程中的重要物理量之一，直接影響工件加工表面質量、刀具磨損以及機床功率消耗，是選擇機床、刀具、夾具及切削加工工藝參數(shù)的重要依據(jù)。高速切削加工過程中的大應變、高應變率及高溫環(huán)境有利于形成鋸齒形切屑，材料發(fā)生絕熱剪切失穩(wěn)。而已有的切削力模型，對絕熱剪切造成的材料損傷考慮不足，導致切削力模型與高速切削實際加工情況有較大偏差。本文在切削力建模研究中考慮了金屬材料的絕熱剪切損傷機理，使切削力預測中能充分考慮材料性能參數(shù)變化對切

2、削力的影響。主要研究內容如下:
　　首先通過對AISI-1045鋼進行高速正交切削實驗，得到切削力、切屑形態(tài)及切屑損傷之間的對應關系。實驗結果表明，切削力隨切屑形態(tài)的變化而變化，切屑形態(tài)的改變與絕熱剪切現(xiàn)象有關，由高溫引起的材料熱軟化率增強和由材料韌性斷裂造成的損傷對切削力有較大影響。
　　對已有的Johnson-Cook本構模型進行改進，使模型中考慮高速切削絕熱剪切損傷，得到含損傷變量的材料本構模型。將新的材料本構模型應用

3、于現(xiàn)有切削力預測中，建立新的切削力解析模型。新模型中不僅考慮了材料應變率效應、熱軟化效應，也考慮了絕熱剪切損傷對切削力的影響。
　　最后以AISI-1045鋼為例，利用MATLAB軟件對切削力計算過程進行編程，計算得出不同參數(shù)下切削力的值，并與同參數(shù)下的實驗結果及未考慮絕熱剪切損傷時切削力的預測值進行比較。結果表明，在考慮損傷后切削力的預測值誤差變小，更適合應用于高速切削加工。
　　本文利用含損傷的本構關系模型對已有的切削力