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《兰州理工大学》 2011年
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Ti6Al4V钛合金动态本构模型与高速切削有限元模拟研究

李川平  
【摘要】:钛合金的高速切削加工制造技术一直是航空航天工业以及其它相关行业中亟待解决的难题之一。本文以钛合金Ti6Al4V的高速切削有限元模拟为主要研究对象,应用数值模拟方法,结合理论分析和加工试验,重点研究了钛合金Ti6Al4V高速切削有限元模拟的关键技术之一,材料动态本构模型。主要研究工作包括: (1)介绍目前常用的热粘塑性本构模型,分析它们的优缺点并根据高速切削自身的特点,最后选择Johnson-Cook本构模型作为高速切削有限元模拟的本构模型,根据现有文献和研究结果,分析得出Johnson-Cook本构模型存在两大问题。 (2)通过正交切削实验和有限元迭代的方法,修正难加工材料Ti6Al4V钛合金在大应变、高应变率条件下的Johson-Cook本构模型材料常数。解决了由SHPB实验的局限性造成的Johson-Cook模型材料常数不准确的问题。 (3)研究提出考虑流动软化的Johson-Cook本构模型,使其能反映材料在大应变时出现的流动软化现象。提出三种改进方案即非温度依赖型流动软化本构模型(MJC-1)、温度依赖型流动软化本构模型(MJC-2)、温度依赖和应变软化型流动软化本构模型(MJC-3),比较它们对流动应力预测的准确性,结果表明温度依赖和应变软化型流动软化本构模型(MJC-3)方案最好,最后应用单因素法确定MJC-3本构模型的参数。 (4)通过大型商用有限元软件ABAQUS,以Johnson-Cook模型和MJC-3本构模型为材料本构模型,并使用切屑分离准则,建立高速正交切削有限元模型,进行有限元仿真运算。 (5)最后通过高速正交车削Ti6Al4V试验,测量分析高切削速度下的切削力与切屑应变场,验证了改进模型的有效性和准确性。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:V250.2

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【引证文献】
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