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木材材性的实验研究及切削过程的数值模拟

崔杏园  
【摘要】: 传统的木工刀具设计是:从材料制备,到刀具结构设计,刀具成形,再到切削实验,然后进行刀具结构和几何参数优化,最后形成一个成熟的刀具产品,其中要经历一个相当复杂而漫长的过程,并且要花费很多人力和物力。因此,如何缩短刀具的研制周期,快捷地设计出结构合理的刀具几何参数,是摆在人们面前亟待解决的问题。 本文首先通过力学实验,测得落叶松的一系列力学性能参数;然后在数值模拟思想的指导下,将自由直角切削的初始阶段,通过数值仿真技术,基于国际通用大型有限元软件ANSYS平台之上的,精确而生动地模拟出来。应用ANSYS后处理器提取计算结果,得出木材顺纹剪切的剪切强度,与实验值进行比较分析并对切削过程中工件的变形和应力场的变化进行分析研究;并借助于这一虚拟设计方法,通过改变刀具后角进行了一系列的仿真实验,分析比较木材的切削性能随后角的变化规律。对木工刀具的虚拟设计进行了一次有益的尝试。


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