切削加工過(guò)程的三維有限元實(shí)時(shí)仿真研究.pdf

1、隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的不斷加快,企業(yè)必須加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的步伐才能滿足消費(fèi)者的需求。虛擬制造的原理及相關(guān)技術(shù)不斷的發(fā)展并在企業(yè)中得到應(yīng)用,其中CAD/CAM技術(shù)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。然而現(xiàn)有的加工仿真系統(tǒng)都集中于幾何仿真,不能反映加工過(guò)程中的物理現(xiàn)象,也不能反饋工件加工后的相關(guān)信息以改進(jìn)工藝、加快從設(shè)計(jì)到制造的步伐。因此為了能更真實(shí)的模擬加工過(guò)程,以減少設(shè)計(jì)制造的反饋更改時(shí)間,在建立相關(guān)的加工過(guò)程的物理模型方面加工仿真領(lǐng)域

2、做了大量研究。
　　 本文在闡述了相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對(duì)切削加工過(guò)程仿真進(jìn)行了研究。
　　 本文在第一章中簡(jiǎn)述了切削加工仿真的發(fā)展歷程,并對(duì)切削加工物理仿真的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)做了歸納分析。針對(duì)現(xiàn)有研究中有限元分析與加工仿真的結(jié)合問(wèn)題,在第二章中結(jié)合切削加工的基本原理,運(yùn)用靜力學(xué)有限元分析的方法建立切削加工的力學(xué)分析模型。以網(wǎng)格單元為媒介,依據(jù)在幾何仿真中將切削過(guò)程離散的策略,在每個(gè)時(shí)間步內(nèi)完成材料的去除并對(duì)工件進(jìn)行靜

3、力學(xué)分析,并將分析結(jié)果反饋回工件,以實(shí)現(xiàn)幾何仿真與有限元分析的結(jié)合。
　　 為實(shí)現(xiàn)上述模型,本文在第三、四章對(duì)相關(guān)技術(shù)做了研究。針對(duì)單元網(wǎng)格的劃分,本文提出以切削加工參數(shù)為依據(jù)通過(guò)AFT法獲取節(jié)點(diǎn)以分離工件層與切屑層的策略。以B-rep實(shí)體模型為輸入,采用Delaunay四面體剖分算法及相關(guān)輔助算法獲取有限元分析所需的單元,保證材料去除的同時(shí)保存完整的單元。為了加快仿真時(shí)有限元方程的求解速度,本文對(duì)求解有限元方程的Gauss算法

4、迭代策略進(jìn)行了改進(jìn),并規(guī)定了單元去除時(shí)剛度矩陣的變化規(guī)則,以加快有限元分析速度。同時(shí)對(duì)仿真時(shí)切屑的分離、邊界條件的施加等問(wèn)題做了研究。
　　 在第六章中開(kāi)發(fā)了加工仿真系統(tǒng),運(yùn)用VC++6.0編程工具,建立了基于OpenGL圖形庫(kù)的三維仿真環(huán)境;按照本文建立的切削加工模型以及相關(guān)技術(shù)建立了構(gòu)成切削加工模擬系統(tǒng)所需要的各個(gè)類。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維實(shí)體的顯示、人機(jī)交互、實(shí)體的靜力學(xué)分析和切削加工模擬。最后以切削細(xì)長(zhǎng)軸為例進(jìn)行了切削加工的模擬