刀具振动对钛合金车削过程切削力影响的有限元仿真开题报告

1. 研究目的与意义

钛合金凭借其良好的物理力学性能在各领域得到广泛的运用，但是钛合金却是典型的难加工的材料，加工成本大，运用有限元分析法来模拟切削过程可以从模拟结果中得出许多在实验中难以得到的材料力学特性和物理特性，如加工工件表面和切屑的温度场分布、应力分布、应变分布和残余应力分布等，对提高钛合金的加工效率具有重要意义。

本课题是以考虑刀具振动情况下钛合金的车削过程的仿真分析为例，使用有限元方法计算刀具振动对钛合金车削过程切削力的影响进行分析与仿真。

本课题是为了研究塑性材料切削及微切削过程有限元仿真的理论及方法，加深我们对刀具、工件材料以及切削过程的理解，培养我们掌握基本的有限元理论知识和有限元软件的使用，以拓宽我们的知识面和提升我们的专业技能。

2. 国内外研究现状分析

钛合金凭借其良好的物理和力学性能得到广泛的运用，在军事、生物医药、民用方面的运用非常广泛，但是钛合金却是典型的难加工材料，加工成本大，随着切削速度的提高和材料的多样化，通过实验方法越来越难以得到材料的物理特性和力学特性了，运用有限元分析法来模拟切削的过程可以从模拟结果中得到许多实验难以得到的材料力学特性和物理特性。

在国外，人们较早的运用有限元技术进行切削技术的仿真，得到了一系列关键的数据，开创了有限元仿真的时代，国内虽然起步较晚，但是发展很快，在我国科研人员的努力下，我国对有限元的研究有了长足的进步。

哈尔滨理工大学的张慧萍教授团队通过有限元技术对300m超高强度钢的高速切削过程进行仿真研究，其仿真结果与实验数据具有良好的一致性。

3. 研究的基本内容与计划

内容：运用刀具振动对钛合金车削过程切削力影响的有限元仿真，得到塑性材料切削过程的切削力曲线、切屑的形成及形态、温度场分布等仿真结果，并对典型塑性材料切削过程中的不同物理现象做理论分析计划：第1周-第2周熟悉任务，收集资料，了解任务 书和撰写开题报告。

第3周-第6周熟悉有限元软件third wave， 着手为建模准备，通过查阅资料了解材料的特点，切削过程的特点，选择刀具材料，定义刀具各项几何参数。

为中期检查做准备。

4. 研究创新点

本课题中，运用有限元软件thirdwave来模拟刀具振动对钛合金车削过程切削力的影响。

相比其他的研究，更注重刀具振动对切削力的影响。