薄壁结构切削残余应力建模及变形预测

发布时间：2024-02-20 05:39

　　高性能航空发动机对高推重比、高可靠性的需求,从宏观几何特征、微观形貌几何特征和表层物理特征三个层面对航空发动机的制造技术提出了更高的要求。由于物理机制的高度复杂性,零件的表层物理特征成为切削工艺中最难控制的输出特征之一。切削残余应力作为其中一个重要指标对工艺参数极为敏感,涉及弹塑性力学、热力学、晶体材料学等宏观、微观层面的多个交叉学科。同时材料在高温、高应变率条件下的大变形理论还不完备,这些因素使得切削残余应力的生成机理错综复杂而很难被清楚的认知。由切削残余应力诱导的零件扭曲变形是一个粘弹性问题,一直困扰着薄壁结构的精密切削加工。本文针对典型航空材料薄壁结构的切削残余应力及其变形的问题,首先从工件材料的塑性本构入手,分析刀具-工件的接触力学行为,探究残余应力的形成机理;其次引入神经网络和灰色理论对残余应力进行预测和优化;最后采用有限元方法对薄壁结构切削残余应力变形进行预测。论文的主要研究内容如下:(1)提出了一种面向切削的工件材料本构模型反向识别方法。基于Oxley剪切理论,提出一个不等分剪切带模型,对剪切区的应变场、应变率场和温度场进行理论预测,并通过本构方程计算出剪切面上的等效应力...

【文章页数】：179 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图3-9工件温度场理论计

(a)切削温度有限元仿真图3-9工件温度场理论计3.3切削残余应力理论建模3.3.1机械应力计算

图4-5残余应力测试

77(a)Proto-XRD残余应力分析仪(b)Proto电解抛光机图4-5残余应力测试

图4-6X射线衍射峰

(a)d-sin2关系图(b)衍射峰高斯拟合图4-6X射线衍射峰为了减小工件内部初始残余应力的影响，加工前先对工件进行热处理，直至初始残余应力可以忽略为止。为测试工件内部的初始残余应力，采用配套的电解抛光仪对工件

图4-15端铣加工现场

加工方式：侧铣，顺铣。冷却方式：乳化液冷却。所有端铣实验，固定刀具装夹悬伸长度44mm，每组实验均采用一把新刀具。图4-15展示了加工现场[177,179]。(3)测试方法采用X射线法测试已加工表面残余应力，测试仪器为加拿大Proto残余应力分析仪器(PROTOLXRD....

本文编号：3903927