航空铝合金零件铣削三维残余应力模型研究

【类型】学位论文

【作者】王明杰 

【关键词】 比强度 二维残余应力理论模型 三维残余应力理论模型 切削力 切削温度

【摘要】7050铝合金由于它本身极其优越的比强度等机械性能被广泛地用于航空工业领域的各个方面。由于现代飞机零部件所具有的薄壁化、轻量化等特点使其在机械加工过程中很容易产生残余应力进而出现局部变形,从而影响尺寸精度和表面质量。本文综述了国内外学者对7050航空铝合金制造残余应力的产生机理及建模研究,本文针对DL.Mc Dowell二维残余应力理论模型中仅考虑X、Y方向的应变建立的平面残余应力模型的局限性,本文综合考虑X、Y、Z三个方向的应变,建立了三维残余应力理论模型。同时综合考虑到了在机械加工过程中的切削力和和切削温度对最终残余应力分布的影响。通过高速铣削实验对铣削后试件表面的残余应力采用X射线衍射进行了检测,与理论模型计算结果进行了对比分析。根据分析结果,残余应力的理论模型和实验检测结果还存在一定的偏差,但是总体看,在一定程度上反映出残余应力的变化规律。本文使用ABAQUS有限元软件对7050航空铝合金材料模型的金属切削过程进行了数值仿真,通过改变切削速度和切削厚度,考察对切削力和切削温度(刀尖前部的温度)的影响。仿真结果表明通切削速度对切削温度的影响较大,切削厚度对切削力的影响较大。同时采用ABAQUS有限元软件仿真模拟了切削力和切削温度对材料模型的残余应力的影响规律,获得了在切削过程中在工件内部及表面切削力在三个方向产生压应力,切削温度产生拉应力。因此为了获得较小残余应力的工件表面不能一味的要求较高的切削速度或是较小的切削厚度,应该根据7050航空铝合金零件表面质量的要求,合理的选取切削速度和切削厚度。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】河南理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】高国富

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