数控车床仿真系统开发

根据数控车削加工的特点，提出一个基于构造单元的工件分解表达模型，利用此模型与刀具实体模型做布尔减运算，实时模拟工件材料的去除加工过程，并验证加工结果．在此基础上，根据切削力、切屑形成原理，提取几何仿真中的切削层参数和一些相关参数，将其应用于切削力计算和切屑仿真中，形成几何仿真和物理仿真集成的数控车床仿真系统．     

一种难加工材料的斜角切削过程的数值模拟

参数化建模在仿真切削过程中是行之有效的方法。通过接口设计,系统实现了在Marc中对斜角切削方式的参数化建模。基于金属切削理论和有限元分析原理。借助于有限元方法及材料弹塑性变形理论。针对斜角切削方式,通过建立几何模型、材料模型、刀屑摩擦模型、热控模型和切屑分离准则,采用有限元分析软件Marc,对一种难加工材料的切削过程进行数值模拟,得到在不同切削条件下的切削区应力场、温度场。通过对数值模拟后切削力的结果与实验得到的数据进行比较,验证了所建模型的合理性。     

基于Pro/E弧齿锥齿轮实体建模

按照齿根倾斜修形方式设计弧齿锥齿轮几何参数,并基于局部综合法计算大小轮的刀具参数和机床切削调整参数,然后运用MATLAB编程求解轮齿齿面方程得到齿面上分散点的坐标值,将计算得到的分散点的坐标值以一定的格式导入到Pro/E中,生成轮齿齿面网格线,通过边界混合功能生成齿面实体,并最终完成齿轮实体模型的建立,为后续分析弧齿锥齿轮的性能打下基础.     

塑性材料超声振动切削变形区分析

基于商用有限元软件ABAQUS,以切削高温合金为例,采用新的弹塑性材料本构关系,建立振动切削下刀具与工件接触二维正交模型,分析材料去除机理,研究切削力、变形区的应力分布变化规律等,并进行动态冲击切削试验加以验证.研究发现:相比普通切削,振动切削时第一变形区离刀具较近处在刀具一次振动冲击时即达到材料强度极限,自身内部发生损伤破坏,只需刀具以很小的力推进即可切除,符合振动切削超前损伤机理;此外,第三变形区处振动切削应力最大值小于普通切削的,故摩擦挤压程度较小,与振动切削塑性材料加工表面质量较高的事实一致.     

高速切削淬硬钢已加工表面白层形成规律研究

高速切削淬硬钢已加工表面存在白层,对工件使用性能具有很大的影响,研究已加工表面白层对改善工件表面质量和切削加工性具有重要意义.通过使用PCBN刀具高速干硬切削GCr15钢和40Cr Ni Mo A钢实验,分析了高速干硬切削表面产生白层的机制,研究了切削速度、后刀面磨损量等切削参数以及材料含碳量对白层厚度的影响规律.研究表明:白层形成过程中,已加工表面材料发生相变,白层厚度随切削速度提高呈现先增加后减小趋势,随刀具磨损量增加而增大;随着工件材料含碳量增加,白层厚度增大.     

挤压切削加工过程的有限元仿真研究

利用Deform 3D软件建立了挤压切削加工中刀具与工件相互作用的有限元仿真模型,以不同切削速度和背吃刀量对挤压切削加工过程进行仿真分析.通过对工件加工表面变形量及残余应力等仿真结果的对比分析,总结了切削速度和背吃刀量对挤压切削加工工件表面质量的影响规律.最后,对仿真结果进行了试验验证,结果表明仿真模型能够较为真实地反映挤压切削加工的实际过程,证明了模型的有效性.     

高速切削淬硬钢已加工表面白层的形成规律

高速切削淬硬钢已加工表面存在白层,对工件使用性能具有很大的影响,研究已加工表面白层对改善工件表面质量和切削加工性具有重要意义.通过使用PCBN刀具高速干硬切削GCr15钢和40CrNiMoA钢实验,分析了高速干硬切削表面产生白层的机制,研究了切削速度、后刀面磨损量等切削参数以及材料含碳量对白层厚度的影响规律.研究表明:白层形成过程中,已加工表面材料发生相变,白层厚度随切削速度提高呈现先增加后减小趋势,随刀具磨损量增加而增大;随着工件材料含碳量增加,白层厚度增大.     

难加工材料切削研究

通过对4类难加工材料切削加工性的分析，并用切削实验对它们的切削条件进行研究，所推荐的刀具材料，刀具几何参数以及切削用量，为有效切削同类难加工材料提供了参考。     

数控加工中心虚拟系统的设计

介绍了数控加工中心虚拟系统特点,功能要求,构架了系统的框架,对系统的各个模块的实现进行了详细的阐述.采用了三维造型软件实现了机床的几何模型,使用实体造型构建了工件模型,开发了基于3D平台的刀具轨迹模型.对系统的编译系统做了简略的介绍.     

基于APDL高速铝合金车体参数化建模

基于ANSYS的参数化编程语言APDL,以车体主要板厚度、车体高度、长度、窗体参数等主要结构尺寸为参数,采用模块化设计理念,建立了高速铝合金车底架、侧墙、顶板、端墙等参数化几何模型和有限元模型,并组合成整体模型.本研究可通过简单的改变参数产生不同的车体几何模型和不同网格密度的有限元模型,以适应不同问题数值仿真的要求,并为对车体的优化设计打下基础.研究表明,铝合金车体的参数化建模极大的提高了建模的效率和精度,可简单改变参数得到不同模型以适应不同问题的要求.     

金属切削加工切屑形成过程仿真技术

分析金属切削加工切屑形成过程,计算切屑位置参数,由屑型判别框图确定切屑类型,并完成各类型切屑特征造型,实现切削加工过程中切屑形成过程仿真。     

轨道车辆新型车端专用吸能装置

为了提高轨道车辆的耐碰撞性,利用金属薄壁结构轴向切削和压缩过程吸收能量的原理,设计了一种新型车辆端部专用吸能装置;采用显式有限元软件LS-DYNA建立了吸能装置吸能过程的等效三维有限元模型,并对吸能过程进行数值模拟;分析了切削深度、刀具前角和切屑圆心角等参数对吸能装置吸能性能的影响.研究结果表明,新型吸能装置吸收的能量、界面力与切削深度、切屑圆心角成正比,与刀具前角成反比,受切削深度的影响较小;新型吸能装置的冲程效率可达100%,压缩力效率和总效率可达70%以上,高于现有吸能装置.      

基于特征正交分解的桥梁风场模拟

推导出了随机过程特征正交分解计算公式.为提高原型谱表示法的计算速度,将特征正交分解的强形式,即基于功率谱矩阵的随机过程特征正交分解(SPT)引入到谱表示法中,代替原有的对功率谱矩阵的Cho lesky分解,并给出了实用的模拟公式.该算法可用FFT加速.结合模态截断技术,POD的引进可节省谱表示法模拟的计算量.通过算例,定义了风的吹动模态,说明了风场SPT的明确的物理意义,同时模拟方法的有效性亦得到验证.     

Simulation of tube forming process in mannesmann mill

The finite element method (FEM) is used for simulation of the tube piercing process in Mannesmann mill. The numerical model is described with taking into consideration thermal phenomena in metal during forming. The simulated results visualize dynamic distributions of mean stresses, temperature, velocity and shear stresses, especially inside the workpiece. On the basis of the basic parameters, the phenomenon in the piercing process is analyzed. The model is verified by comparing the values of calculated force parameters of the piercing process and those measured in laboratory conditions.     

Numerical simulation on temperature and stress fields in beryllium during cutting process

The temperature and stress fields in beryllium during high speed cutting process were studied by employing a thermo-mechanically coupled finite element method (FEM). The results show that the temperatures in beryllium increase only a little during the cutting process. Both of the residual stresses for along and normal to the cutting direction are tensile stresses in the surface of beryllium after cutting. The cutting force and thrust force are about 280 and −250 kN/m at the steady stage, respectively. The main effects of coolant on the cutting process are to decrease the friction coefficient and heat between the tool and the workpiece, so to reduce the temperature, but almost no effects are made for stress. This study is helpful to enhance the understanding for stress formation and optimize the process parameters of beryllium.     

基于MIDAS/GTS的顺层岩质路堑边坡稳定性影响因素及影响规律分析

总结顺层岩质路堑边坡的破坏模式,并利用MIDAS/GTS岩土工程数值分析软件,选取典型的顺层岩质路堑边坡模型进行详细的数值模拟,得出各岩土参数对顺层岩质路堑边坡稳定性的影响规律,具有一定的工程价值。     

The Numerical Simulation on Hollow Part''''s Precise Sizing Process With Cross-wedge Rolling

ThepaperwassponsoredbyPanDengBprojectIntroductionThecrosswedgerollingprocesshasmnyadVatages.ItisaldndofneweffectiveandeconomictechnologythatProducesstePPedshaft.ThetOchnologyhowtoimPovetheaccuracyofworkPiecehasbeingdeVeoped.ThediametertoleraneofsolidpartscanbelimitedbetWeen0.2mmto0.5mm.Thelengthtolerancerangedbforeen0.2nuntolmm.TheaccuracyofpatscouldsatsfythePfOcisionlevelofthetoleranceandmachiningallowancesofsteeldieforeingChinesenationalstandard.[l]Butthediametertoleranceofhollowpeds…     

Numerical analysis and experimental study of the effect of workpiece thickness on flow field in laser cutting

Based on Navier-Stokes equation and renormalization group (RNG) onflow model, the 3D symmetrical impinging jet model of laser cutting is established by adopting a taper nozzle and a convergence nozzle. Numerical simulation of gas flow in laser cutting is used to investigate the effect of workpiece thickness on flow field of assist gas in cutting slot. The isolines of static pressure as well as the distributions of static pressure and velocity are analyzed in details with different workpiece thickness, and the trend of dynamics characteristics of gas jet is shown in the study. For taper nozzles and convergence nozzles, the dynamic structure of assist gas being close to the lower surface of workpiece is exacerbated while the cutting quality and cutting efficiency become worse with the increasing of workpiece thickness. The parallel degree between assist gas and the axis of convergence nozzle is better than that of taper nozzle after the gas goes out of the nozzles. Two typical subsonic nozzles are designed for the cutting experiment at the end of the paper.     

数控机床热误差的改进型灰色DGM(2,1)模型建模

针对机床热误差补偿的建模问题,提出了基于灰色DGM(2,1)模型对数控机床热误差进行分析、预测的方法.该模型在通过对原始数据序列进行累加、累减处理以减小其随机性,建立微分方程的方式建立动态模型以揭示数据序列的长期发展趋势的基础上,利用函数变换法改善数据序列的光滑性.通过对1台数控机床的实际切削加工实验数据进行建模分析,对该方法进行了验证.结果表明该方法克服了传统灰色GM(1,1)模型的不足,获得了更高的建模和预测精度,且具有计算简单,便于在线补偿应用等优点.