SPH- FEM耦合方法在切削加工數值模擬中的研究

王 睿

(安徽農業大學 工學院，合肥 230036)

SPH- FEM耦合方法在切削加工數值模擬中的研究

王 睿

(安徽農業大學 工學院，合肥 230036)

針對SPH與FEM的各自特點，采用SPH與FEM耦合的方法進行切削加工數值模擬。在變形比較小處采用FEM，以提高計算精度和效率；在變形較大處采用SPH，以避免網格畸變造成計算困難。在ABAQUS軟件環境中，建立了彎頸刨刀對45號鋼切槽的SPH- FEM耦合模型，模擬了刨削過程材料的應力、切削應力，驗證了耦合算法的有效性。

切削；數值模擬；SPH- FEM耦合算法

切削加工在機械制造工藝中占據極其重要的地位。國內外學者對切削加工做了大量的研究，主要研究方法有解析理論法、實驗法和有限元法(finite element method, FEM)等。由于切削加工過程是一個復雜的彈塑性變形和斷裂的過程，解析理論法進行理論分析和推導比較困難。實驗法則需要精密的實驗儀器和檢測設備，并且數據結果受到實驗人員的操作水平的影響。有限元法是建立在彈塑性力學模型的基礎上，通過變分方法，使得誤差函數達到最小值并產生穩定解的數值模擬方法。它可以模擬切削中材料的變形過程，精確的顯示出切削過程的瞬時應力、應變、溫度等信息。通過有限元方法可以揭示切削機理，優化切削參數，對于降低生產成本，保證產品質量，提高生產效率具有重要意義。

但是依賴于網格的傳統有限元法對于切削模擬并不是十分理想，原因是切削引起的大變形會導致網格嚴重畸變，使計算無法進行下去。目前解決的辦法是采取網格重劃分和刪除畸變網格單元的技術。……