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基于有限元和遗传算法的金属切削过程物理仿真及优化  
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【英文题名】 Physical Simulation and Optimization of Metal Cutting Process Based on FEA and Genetic Algorithm
【作者】 王永胜;
【导师】 胡青春;
【学位授予单位】 华南理工大学;
【学科专业名称】 机械设计及理论
【学位年度】 2011
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 华南理工大学
【网络出版投稿时间】 2011-10-26
【关键词】 金属切削; 有限元分析; 响应面法; 多目标优化; 遗传算法;
【英文关键词】 Metal cutting; FEA; Response surface methodology; Multi-objective optimization; Genetic algorithm;
【中文摘要】 金属切削过程是典型的热力耦合非线性问题。切削力、切削温度、刀具磨损和残余应力是反映金属切削过程特性的主要物理性能指标。金属切削过程影响因素较多,导致其研究涉及的学科门类较多,传统的解析法和实验法在某些方面存在很大的局限性。 首先,本文基于金属切削理论、有限元理论、材料本构关系理论和大变形理论建立了金属切削的热-弹塑性和热-刚塑性有限元模型,并研究了建模过程中所涉及的自适应网格重划分、刀-屑动态接触与摩擦、切屑分离与损伤软化等关键问题。将切削力仿真结果与试验结果进行比较从而验证了仿真结果的可靠性。基于有限元仿真,研究了应力场、应变场、温度场的分布;揭示了刀具磨损区域与刀具高温区域的深度重叠现象并分析了切削用量、摩擦系数和刀具涂层对二者的影响规律;重点分析了切削速度、进给量、工件材料硬度和走刀方式对工件已加工表面残余应力的影响规律;对锋刃、负倒棱刃和倒圆刃三种不同的刃区剖面型式进行了比较研究;分析了刀具前角对切削力、切削温度和剪切角的影响。 其次,以刀具前角、后角和切削刃倒圆半径为试验因素,以切削力和刀具平均等效应力为试验指标,按照外切中心组合试验设计方案进行切削过程有限元仿真。利用MATLA...
【英文摘要】 Metal cutting process is a typical thermo-mechanical coupled nonlinear problems. Cutting force, cutting temperature, tool wear and residual stress are the main performance indexes to reflect the characteristics of metal cutting. Metal cutting process is influenced by so many factors that the research on it involves multiple disciplines. There are significant limitations in certain respects when metal cutting is studied with the traditional analytical method and experimental method. Firstly, thermal ela...
【更新日期】 2011-11-24

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