34、金属加工与涂层技术的研究进展

金属加工与涂层技术的研究进展

1. 钛合金车削切削力的有限元建模

1.1 模型设定

在对 Ti - 6Al - 4V 合金进行车削加工的有限元模拟中，使用 ABAQUS 软件构建了 3D 模拟模型。在该模型里，工件被建模为一个长 10mm、宽 3mm、厚 2mm 的矩形块，模拟沿着 10mm 的长度进行。设定工件以对应实际切削速度的恒定速度移动，而切削刀片固定，这作为边界条件。刀片在 ABAQUS 中采用 CNMA120408 几何形状建模，刀具和工件组装后形成 - 60°的前角、0°的倾斜角和 50°的后角。

1.2 损伤准则与接触定义

选择 Johnson - Cook 断裂模型来定义 Ti - 6Al - 4V 的损伤准则。该模型的方程为：
[
\varepsilon_f = \left(D_1 + D_2 \exp\left(D_3\sigma^ \right)\right)\left(1 + D_4 \ln\left(\frac{\dot{\varepsilon}}{\dot{\varepsilon}_p}\right)\right)\left(1 + D_5\left(\frac{T - T_0}{T_m - T_0}\right)\right)
]
其中，(\varepsilon_f) 是断裂应变，(\sigma^ ) 是应力三轴度，(D_1)、(D_2)、(D_3)、(D_4) 和 (D_5) 是 J - C 断裂模型常数，具体数值如下表所示：
| (D_1) | (D_2) | (D_3) | (D_4) | (D_5) | 参考应变率 ((s^{-1})) |