附件C：譯文

正交加工的殘余應(yīng)力模擬
Virgil Secasanu
喬治布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院
摘要
本文介紹正交切削的殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)模型。它采用的工藝條件為加工時(shí)輸入和預(yù)測(cè)表面和亞表面殘余應(yīng)力剖面。該模型包括對(duì)切削力和切削溫度的預(yù)測(cè)，并利用這些參數(shù)來(lái)確定工件所遇到的熱載荷。應(yīng)力在刀具刀尖和剪切面的磨損被認(rèn)為是在滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸中非比例可塑性和并發(fā)的應(yīng)力松弛，滿(mǎn)足邊界條件發(fā)生的動(dòng)態(tài)硬化。模型預(yù)測(cè)被喻為確定各種切削條件下殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法。
關(guān)鍵詞：殘余應(yīng)力模型、分析建模、正交切削
1引言
殘余應(yīng)力在機(jī)械零部件的性能中發(fā)揮著重要作用，它對(duì)機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性和部分變形有很大影響。殘余應(yīng)力可能增強(qiáng)或削弱機(jī)器各部分的功能行為。由于這一原因，了解加工的殘余應(yīng)力是了解加工和部分整體質(zhì)量的一個(gè)重要方面。自20世紀(jì)50年代起，加工引起殘余應(yīng)力就已經(jīng)被作為一個(gè)研究課題。研究成果由實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析建模、有限元模型以及這些成就的各種組合組成。Matsumoto等人[1]研究了彎扭鋼中加工參數(shù)和切削刃幾何形狀對(duì)殘余應(yīng)力外形的影響。研究得出的結(jié)論是刀刃幾何形狀是殘余應(yīng)力外形的主要影響因素。 Brinksmeier[2]還討論了加工中刀刃對(duì)殘余應(yīng)力剖面的影響。如同[1]工作發(fā)現(xiàn)，影響殘余應(yīng)力外形的刀刃條件，是否刀刃磨損和刀面磨損有關(guān)。Jacobus [3]提出的一個(gè)比較徹底的半解析研究方法。它提供觀(guān)察殘余應(yīng)力的產(chǎn)生也是一個(gè)預(yù)測(cè)殘余應(yīng)力剖面的模型。然而，模型需要大量的基于切削試驗(yàn)和殘余應(yīng)力測(cè)量的數(shù)據(jù)。陳[4]使用在A(yíng)BAQUS /顯式有限元求解模擬刀面磨損和切屑形成對(duì)殘余應(yīng)力的影響。該研究得出結(jié)論切削形成影響殘余應(yīng)力外形。這個(gè)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相一致。雖然在這個(gè)領(lǐng)域有很多的研究，但仍然有推進(jìn)預(yù)測(cè)殘余應(yīng)力的方法?，F(xiàn)在，殘余應(yīng)力建模在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用還缺乏條件環(huán)境。有限元模型很好地預(yù)測(cè)了殘余應(yīng)力，但由于時(shí)間要求模擬，因此它不容易適應(yīng)過(guò)程優(yōu)化。殘余應(yīng)力的研究仍然是一項(xiàng)重要的工作。這項(xiàng)工作的目標(biāo)是提供一個(gè)分析模型基于切削參數(shù)、切削環(huán)境、工件材質(zhì)預(yù)測(cè)切削正交的殘余應(yīng)力。這個(gè)建模的方法是完全預(yù)測(cè)的，它通過(guò)加工得到過(guò)程需要的投入、材料參數(shù)和生產(chǎn)力的預(yù)測(cè)、工件溫度預(yù)測(cè)和殘余應(yīng)力。該模型相對(duì)于過(guò)去的成，提供了一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是不需要很廣泛的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)運(yùn)行。并且它能很快地輸出結(jié)果，因此被譽(yù)為最優(yōu)化工具。
2建模方法
這項(xiàng)研究旨在通過(guò)分析建模切割實(shí)現(xiàn)以前提出的目標(biāo)。為此，這個(gè)方法將重點(diǎn)模擬切削力、工件溫度和接觸應(yīng)力三個(gè)物理量。該模型考慮切削工藝條件，如切削速度、進(jìn)給速度和切削深度與刀具幾何形狀和材料性能，通過(guò)輸入這些參數(shù)來(lái)模擬預(yù)測(cè)切削力和切削溫度。切削力是通過(guò)工藝參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)。結(jié)果反饋到熱力學(xué)模型中預(yù)測(cè)工件加工時(shí)溫度上升。這些模型輸出區(qū)域就是預(yù)測(cè)工件所受的熱載