基于Deform 3D對磨削表面殘余應力的仿真研究

賈亞凱 李 靜 沈南燕 何永義

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基于Deform 3D對磨削表面殘余應力的仿真研究

賈亞凱 李 靜 沈南燕 何永義

（上海大學 上海大學機械自動化及機器人重點實驗室 200072）

針對鈦合金材料磨削加工難的特點，利用有限元軟件Deform 3D通過建立能夠反映材料在磨削過程中表現出的大應變、高溫及高應變率的Johnson-Cook材料本構模型來模擬鈦合金TC4的磨削加工過程，并對磨削后工件所受的殘余應力進行了分析。驗證了有限元模型的有效性和正確性，為完善鈦合金殘余應力的研究以及工藝參數的優化選擇指明了方向。

鈦合金 表面殘余應力 Deform3D

鈦合金是典型的難加工材料。其磨削加工難點表現如下:（1）砂輪粘附嚴重，粘附物脫落將導致砂輪磨粒的破碎與脫落；（2）磨削過程中變形復雜, 生成層疊狀擠裂切屑；（3）磨削力大、磨削溫度高；（4）化學活性強，容易與空氣中的氧氣發生化學反應釋放出大量的熱量，使得磨粒表層逐層剝蝕，最終導致砂輪氧化磨損。

鈦合金的應用領域以及磨削加工的高精度決定了其運用磨削加工的必要性。因鈦合金應用領域之廣泛，對其加工表面質量的研究尤為重要，而加工后表面殘余應力對工件的使用性能影響極大是表面質量評價的主要指標之一。

但在實際加工過程中的表面殘余應力、應變、溫度等的測量及其困難，僅通過實驗無法對磨削機理進行深入的研究，而且也不切實際。

利用有限元分析技術分析對磨削過程進行仿真分析不僅能對機理進行深入研究，并可方便地對磨削加工工藝進行優化，同時還能節約加工成本降低加工中帶來的安全隱患。……