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基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究
基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究
摘要：
切削加工过程中产生的切屑是对工件和切削刀具都有一定影响的重要因素。本文基于ABAQUS有限元软件，对带状切屑的形成和演变进行了仿真研究。通过对不同切削参数和材料特性的变化进行模拟，得出了切削速度、切削深度和切削角度对切屑形态的影响。研究结果表明，在一定范围内，增加切削速度和降低切削角度有利于减小切削力和改善切屑形状。
关键词：ABAQUS；切屑；有限元仿真；切削参数；材料特性
1.引言
切屑形成过程是切削加工中不可忽视的重要现象。对切屑特性的研究可以帮助我们更好地了解切削加工过程中的力学和热学特性，从而改进刀具设计和工艺优化。
2.研究方法
本文采用ABAQUS有限元软件，建立了切削区域的模型，并通过改变切削参数和材料特性，进行了一系列仿真试验。
2.1模型建立
采用三维有限元模型，其中工件为6061铝合金，刀具为硬质合金刀具。模型的尺寸和材料参数根据实际情况确定。
2.2材料参数
6061铝合金的力学参数如下：弹性模量为68.9GPa，泊松比为0.33，屈服强度为276MPa，屈服应变为0.2。硬质合金刀具的材料参数为：弹性模量为580GPa，泊松比为0.28。
2.3载荷和边界条件
施加切削力、切削速度和切削深度作为载荷，在工件表面施加摩擦边界条件。由于切削加工是一种稳态过程，所以模拟时间较短。
3.结果与讨论
通过对不同切削参数和材料特性的变化进行仿真，得到了切屑形态的演变图。图中显示了切削速度和切削角度对切屑形态的影响。
3.1切削速度的影响
增加切削速度可以有效减小切削力和切屑尺寸。当切削速度过高时，切削力和切削温度会显著增加，可能导致切削刀具磨损加剧，切削表面质量下降。
3.2切削深度的影响
增加切削深度会增加切屑的厚度和切削力。当切削深度过大时，切削力将显著增加，容易导致刀具损坏。
3.3切削角度的影响
降低切削角度有助于减小切屑尺寸和切削力。当切削角度过大时，切削力和切削温度也会显著增加，可能导致刀具磨损加剧。
4.结论
通过基于ABAQUS的有限元仿真研究，我们得出了切削速度、切削深度和切削角度对切屑形态的影响。在一定范围内，增加切削速度和降低切削角度有利于减小切削力和改善切屑形状。这些研究结果对于刀具设计、加工工艺优化以及切削加工参数的选择具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]孙XX,张XX.基于有限元的切屑形成机理研究[J].机械工程学报,2018,53(15):185-193.
[2]LiuX,AiX.Finiteelementsimulationofchipformationinorthogonalcuttingoftitaniumalloy[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2015,81(1-4):833-841.
Acknowledgments:
本研究得到了XX基金的资助，特此致谢。