基于ANSYS的圆锯片切削过程三维仿真研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:zmeng1984
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硬脆性材料一直以来都以其硬度高、脆性大,绝缘性好以及耐高温而被划归为难加工材料之列。圆锯片是切断工具,呈薄片状,厚度与直径比非常小,且在高速旋转状态下工作。圆锯片在石材加工方面具有加工效率高、加工质量好等优点,是石材加工业的主要工具。目前对于圆锯片切削脆性材料研究较少,对于圆锯片在实际工况下的切削仿真,得出相应的应力应变云图,以及减震降噪研究都不完善。目前对于圆锯片金刚石颗粒切削过程的模拟研究很少,应用有限元的方法数值模拟更少。大多数都是应用实验假设的方法研究金刚石颗粒的受力状况。本文具体研究内容体现在以下几方面:1、深入研究圆锯片切削岩石等脆性材料的过程中涉及到的各种算法以及有限元软件相关算法,主要包括:岩石冲击破碎理论,应力波理论,有限元方法,有限元软件的3D算法基础,侵彻过程中的接触算法,岩石损伤机理以及侵彻理论分析等理论研究。2、在以上成熟的理论基础上,利用LS-DYNA有限元分析软件,对圆锯片切削岩石等脆性材料过程从微观的单颗粒金刚石切削进行了仿真分析。得出了单颗粒金刚石切削岩石的时候,岩石破碎的颗粒飞溅的动态过程,并且得到了岩石破碎时的受力情况。得出了岩石在破碎时金刚石的受力远远大于岩石的屈服强度,此结果对于改进切削过程有很重要的帮助。3、通过对以上单颗粒金刚石的研究,再对圆锯片切削岩石等脆性材料整体圆锯片的宏观仿真分析研究。分析了开槽圆锯片与不开槽圆锯片的应力应变云图的区别,并由此分析了开槽对圆锯片减振降噪有明显的降低效果。同时分析了岩石锯路以及切削质量。分析了岩石的破碎受力云图以及圆锯片的受力情况,此结果对于改进切削过程有很重要的帮助。本文通过对圆锯片切削岩石等脆性材料的过程仿真分析,本文得出了圆锯片在切削过程中的应力应变云图,充分验证了开槽圆锯片对于减振降噪有很好的效果。此数据为圆锯片在实际工况下的受力结果,对于圆锯片结构的改进,提高切削效率,增加切削质量有很好的借鉴意义。
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