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基于有限元ANSYS的浅孔钻仿真

玄丽萍  
【摘要】: 随着有限元算法理论、计算机硬件和软件技术的进步和实际工业要求的提高,现代CAE技术的应用已逐步由以线性模拟为主向非线性模拟为主快速发展。非线性求解技术的先进性与稳健性已经成为衡量一个结构分析程序优劣的标准。浅孔钻的钻削仿真是一个非常复杂的过程,钻削仿真涉及到塑性,金属成型,摩擦,大转动等,与之相对应的计算过程中则相应的涉及到材料非线性,几何非线性,接触非线性,单元非线性等多种高级非线性的耦合计算,计算量相当的复杂,这便要求我们所采用的仿真软件具有高度的针对性和强大的平台支持,目前国内外对金属切削加工的数值仿真软件技术和手段比较多,包括AdvantEdgetmFEM,DEFORM,UG,ANSYS等有限元仿真软件,一般应用比较多的是专业化比较强的AdvantEdgetmFEM等软件,但是局限性也比较大,所以在做不同课题仿真的时候都要先去学习不同类软件的应用,增加了科研周期成本,而作为大型通用有限元分析软件ANSYS虽然前处理较复杂,但是它强大的通用程序能够模拟工程中各种复杂的情况,而且可以应用于各种仿真领域,金属切削也不例外,缩减了项目前期熟悉各种专业性仿真软件的时间开支。鉴于浅孔钻钻削仿真在ANSYS仿真领域的空白,本文首当其冲,应用ANSYS的ANSYS Mechanical模块对浅孔钻钻削的ANSYS有限元分析的技术应用进行探索。ANSYS Mechanical的非线性在三个方面具有独特优势:先进的非线性单元、广泛的非线性材料模式和稳健的接触分析。本文通过ANSYS Mechanical对浅孔钻的非稳态加工进行了瞬态结构动力学仿真,并给出了浅孔钻稳态加工瞬态结构动力学仿真的方案,通过分析过程得出浅孔钻钻削过程中产生的应力,应变分布和受力情况,进而提出浅孔钻的结构优化和改进方案。从而避免了实际加工试验中大量物力和人力资源的耗费,并能得到实际加工试验所不能得到的试验数据。


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