基于有限元方法的鈦合金螺旋銑過程溫度場建模研究.pdf

1、基于有限元方法的鈦合金螺旋銑過程溫度場建模研究TheModelingofTemperatureFieldinHelicalMillingTiAlloyBasedonFEM學科專業(yè):計算數學研究生:魏敏指導教師:秦旭達副教授宋占杰教授天津大學理學院二零一三年五月中文摘要隨著鈦合金、復合材料等難加工材料在各種航天器零部件中的用量大幅度增加，作為新型制孔技術的螺旋銑工藝的使用也越來越廣泛。由于切削過程中幾乎所有的做功全部轉化成熱量，使得切削區(qū)

2、溫度急劇增加，這會加速刀具磨損的程度、降低加工孔的質量，因此有必要對鈦合金螺旋銑孔過程切削熱進行系統研究。本文主要針對鈦合金螺旋銑孔過程中切削區(qū)的溫度場進行三維有限元仿真，主要研究內容如下：基于傳熱學的基本理論和螺旋銑孔工藝的原理，介紹了切削過程熱量產生機理，理論分析了鈦合金螺旋銑孔過程中的熱量產生，研究了切削區(qū)溫度場的分布，得到了鈦合金螺旋銑孔的熱傳導微分方程表達式。理論證明了有限元方法的基本原理變分原理，詳細介紹了Galerkin方

3、法的原理與過程：針對三角形區(qū)域剖分給出一種更簡便的編號方法；在數值積分的求解中，利用二維中點法則及相關命題，結合三角形重心的性質，使計算過程得到簡化；利用有限元方程系數矩陣的對稱正定性，采用預處理共軛梯度法求解有限元方程，減少了求解時間并提高了精度。分別在干切削和微量潤滑(MQL)條件下，使用熱電偶法測量鈦合金螺旋銑中的工件溫度。利用有限元方法對鈦合金的螺旋銑孔切削區(qū)溫度場進行仿真，得出工件上的溫度分布圖。將實驗測量結果與有限元仿真結果