[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于二維仿真分析的多步加工殘余應(yīng)力獲取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811203246.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109002677A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付宏鴿;竇騰;畢珊珊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北華航天工業(yè)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于二維仿真分析的多步加工殘余應(yīng)力獲取方法，其特征在于：所述方法基于ABAQUS軟件支持，包括以下步驟：

a.根據(jù)加工工件的刀具參數(shù)建立刀具二維有限元模型，所述刀具參數(shù)包括：前角γ₀、后角α₀、刀尖圓弧半徑r、刀具厚度a、寬度b，將所述刀具設(shè)置為剛體；

b.根據(jù)被加工工件加工的實(shí)際幾何參數(shù)及切削參數(shù)，建立工件二維有限元模型；根據(jù)被加工工件的材料特性，設(shè)置被加工工件的材料參數(shù)，所述材料參數(shù)包括被加工工件材料的密度、彈性模量、泊松比、熱導(dǎo)率、比熱容，確定切削用量；設(shè)置被加工工件材料的Johnson-Cook本構(gòu)模型：

(1)式中，σ：流動(dòng)應(yīng)力；A：參考應(yīng)變率和參考溫度下的初始屈服應(yīng)力；B：材料應(yīng)變強(qiáng)化參數(shù)；n：硬化指數(shù)；ε：等效塑性應(yīng)變；C：材料應(yīng)變率強(qiáng)化參數(shù)；參考應(yīng)變率，等效塑性應(yīng)變率；m：材料熱軟化指數(shù)；T：同系溫度；T₀：室溫；T_m：材料的融化溫度；

c.根據(jù)所建立的刀具二維有限元模型和工件二維有限元模型，按照實(shí)際加工條件，對(duì)所述刀具二維有限元模型和所述工件二維有限元模型進(jìn)行裝配，調(diào)整刀具與工件的相對(duì)位置；

d.采用溫度-位移耦合分析步，建立多個(gè)分析步，用于模擬進(jìn)刀、多步加工與退刀過(guò)程，根據(jù)切削次數(shù)設(shè)置分析步數(shù)，對(duì)切削力參數(shù)及切削溫度參數(shù)進(jìn)行輸出設(shè)置；

e.對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中所述刀具二維有限元模型設(shè)置為以四邊形為主的網(wǎng)格，所述工件二維有限元模型設(shè)置為四邊形網(wǎng)格，其中所述刀具二維有限元模型與所述工件二維有限元模型接觸的部分網(wǎng)格加密，網(wǎng)格尺寸小于0.1mm，以保證切削質(zhì)量以及切屑的形成，其中所述刀具二維有限元模型與所述工件二維有限元模型不接觸部分網(wǎng)格尺寸大于0.5mm，以保證仿真效率；

f.對(duì)所述刀具二維有限元模型與所述工件二維有限元模型的接觸屬性進(jìn)行設(shè)置，選擇面-面接觸，根據(jù)被加工工件的材料設(shè)置摩擦系數(shù)；

g.設(shè)置所述工件二維有限元模型及所述刀具二維有限元模型的邊界條件，設(shè)置進(jìn)刀、加工和退刀的速度，根據(jù)加工工件時(shí)的環(huán)境溫度，設(shè)置刀具與工件的溫度場(chǎng)，并對(duì)所述工件二維有限元模型進(jìn)行約束；

h.運(yùn)行ABAQUS軟件，將ABAQUS軟件的運(yùn)行結(jié)果所得到的加工完成后未恢復(fù)至室溫的工件二維有限元模型以Job文件形式保存；

i.將所述步驟h計(jì)算得到的加工完成后未恢復(fù)至室溫的工件二維有限元模型重新導(dǎo)入ABAQUS軟件，重復(fù)設(shè)置所述步驟b中設(shè)置的被加工工件的材料參數(shù)，并約束工件底端自由度，設(shè)置預(yù)定義溫度場(chǎng)；

j.運(yùn)行ABAQUS軟件，將ABAQUS軟件的運(yùn)行結(jié)果所得到的加工完成后室溫下工件二維有限元模型以Job文件形式保存；

k.殘余應(yīng)力的提取，由步驟j所得到的Job文件中提取距離已加工表面不同距離的節(jié)點(diǎn)的殘余應(yīng)力，已完成對(duì)被加工工件多步加工后的殘余應(yīng)力的提取與預(yù)測(cè)。