金属切削仿真的驱动模型及其耦合机制研究

doi:10.13196/j.cims.2021.0460

计算机集成制造系统 ›› 2023, Vol. 29 ›› Issue (12): 4102-4118.DOI: 10.13196/j.cims.2021.0460

金属切削仿真的驱动模型及其耦合机制研究

郭必成^1,2,王福增^1,2,黄辉^1,2,姜峰^1,2+

1.华侨大学制造工程研究院
2.高性能工具全国重点实验室

出版日期:2023-12-31 发布日期:2024-01-10
基金资助:
国家重点研发计划资助项目(2023YFB3407200);厦门市自然科学基金资助项目(3502Z202372025);华侨大学制造工程研究院开放课题资助项目(2023IME-003)。

Driving model and coupling mechanism of metal cutting simulation

GUO Bicheng^1,2,WANG Fuzeng^1,2,HUANG Hui^1,2,JIANG Feng^1,2+

1.Institute of Manufacturing Engineering,Huaqiao University
2.State Key Laboratory of High Performance Tools

Online:2023-12-31 Published:2024-01-10
Supported by:
Project supported by the National Key Research and Development Program,China(No.2023YFB3407200),the Natural Science Foundation of Xiamen City,China(No.3502Z202372025),and the Open Project of Institute of Manufacturing Engineering,Huaqiao University ,China(No.2023IME-003).

摘要/Abstract

摘要： 针对目前金属切削仿真存在的精度问题,提炼了典型数值仿真算法及其耦合过程的“平衡”本质问题,揭示了典型数值仿真算法中产生温度—应力耦合以及温度—热物理属性耦合的本质原因。建立了影响Fe-Cr-Ni不锈钢切削仿真精度的3个仿真模型,包括本构模型、热物理属性模型和摩擦模型,并进行正交切削试验验证了仿真模型的准确性。同时,进行切削仿真试验,利用仿真结果分别说明了本构模型、热物理属性模型和摩擦模型对仿真结果的显著影响,分析了仿真过程中分别由本构模型以及热物理属性模型驱动的温度—应力耦合以及温度—热物理属性耦合作用,并依据两个耦合作用讨论了切削过程的鲁棒性。

关键词: 金属切削, 仿真精度, 驱动模型, 耦合机制, 鲁棒性

Abstract: In view of the accuracy problems existing in the current cutting simulation,the essence of “balance” in typical numerical simulation algorithms and their coupling processes were refined,and the essential reason for the temperature-stress coupling and temperature-thermophysical properties coupling produced by typical numerical simulation algorithms was revealed.Three simulation models that affected the accuracy of Fe-Cr-Ni stainless steel cutting simulation were established,including the constitutive model,thermophysical property model and friction model.The accuracy of the cutting simulation model was verified through orthogonal cutting experiments.Meanwhile,cutting simulation tests were performed.It showed a significant influence of the constitutive model,thermophysical property model and friction model on the cutting process by simulation results respectively.The temperature-stress coupling driven by constitutive model and the temperature-thermophysical properties coupling driven by thermophysical property model in the cutting simulation process were analyzed,and the robustness of the cutting process was discussed based on two coupling effects.

Key words: metal cutting, simulation precision, driving model, coupling mechanism, robustness

中图分类号:

TG501

郭必成, 王福增, 黄辉, 姜峰. 金属切削仿真的驱动模型及其耦合机制研究[J]. 计算机集成制造系统, 2023, 29(12): 4102-4118.

GUO Bicheng, WANG Fuzeng, HUANG Hui, JIANG Feng. Driving model and coupling mechanism of metal cutting simulation[J]. Computer Integrated Manufacturing System, 2023, 29(12): 4102-4118.

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金属切削仿真的驱动模型及其耦合机制研究

Driving model and coupling mechanism of metal cutting simulation

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