基于SPH方法单颗粒磨削TC4动态过程模拟研究

系统仿真学报 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (11): 2865-2872.

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基于SPH方法单颗粒磨削TC4动态过程模拟研究

王艳¹, 王帅¹, 刘建国¹, 熊巍²

1.上海理工大学机械工程学院,上海 200093;
2.上海理工大学材料科学与工程学院,上海 200093

收稿日期:2015-02-09 修回日期:2015-05-28 出版日期:2015-11-08 发布日期:2020-08-05
作者简介:王艳(1969-),女,江苏,博士,教授,研究方向为磨削加工与特种加工;王帅(1988-),男,山东,硕士,研究方向为精密加工;刘建国(1962-),男,浙江,大专,高工,研究方向为精密磨削工艺。
基金资助:
上海市研究生创新基金项目(JWCXSL1402)

Dynamic Simulation of Single Abrasive Grain Cutting TC4 Based on SPH Method

Wang Yan¹, Wang Shuai¹, Liu Jianguo¹, Xiong Wei²

1. School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;
2. School of Materials Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

Received:2015-02-09 Revised:2015-05-28 Online:2015-11-08 Published:2020-08-05

摘要/Abstract

摘要： 考虑到FEM(Finite Element Method)进行切削仿真时会因网格畸变而影响计算精度,因此采用新型光滑流体粒子动力学(SPH, Smoothed Particle Hydrodynamics)无网格法对单颗CBN(Cubic Boron Nitride)磨粒磨削钛合金TC4的过程进行三维数值仿真。通过建立与真实磨粒相似、刃部有一定圆弧半径的磨粒FEM模型及钛合金工件的SPH模型,研究了磨粒切削深度对磨削力及磨屑形成过程的影响。分析结果表明：磨削力随着磨粒切削深度的增大而增大,磨削力比则随着切削深度的增大而减小;当磨粒速度一定时,TC4工件的磨屑形成情况与切削深度存在重要关系。仿真结果与理论分析吻合较好,验证了SPH方法模拟单颗粒磨削钛合金材料的可行性。

关键词: 钛合金TC4, 单颗磨粒, SPH法, 数值仿真

Abstract: Considering the negative effects of mesh distortion on calculation accuracy in FEM simulation, a novel mesh free method named Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method was employed to simulate the process of single CBN abrasive grain cutting TC4. Establishing a SPH model of TC4 workpiece and a FEM model of single abrasive grain with cutting edges similar to the real abrasive grain, the influences of cutting depth on grinding forces and chip formative process were studied systematically. The simulation results state that grinding forces enlarge with the increase of cutting depth, while grinding force ratio decreases. And TC4 chip formative process is also closely related with cutting depth. The simulation results have little error compared with theoretical analysis, verifying the feasibility of applying SPH method to simulate the cutting process of titanium alloy.

Key words: TC4, single CBN abrasive grain, SPH, numerical simulation

中图分类号:

TG580.1

王艳, 王帅, 刘建国, 熊巍. 基于SPH方法单颗粒磨削TC4动态过程模拟研究[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(11): 2865-2872.

Wang Yan, Wang Shuai, Liu Jianguo, Xiong Wei. Dynamic Simulation of Single Abrasive Grain Cutting TC4 Based on SPH Method[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(11): 2865-2872.

参考文献

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基于SPH方法单颗粒磨削TC4动态过程模拟研究

Dynamic Simulation of Single Abrasive Grain Cutting TC4 Based on SPH Method

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