Введение
Глава 1 Анализ проблемы, постановка цели и задач исследования 10
1.1 Анализ актуальности проблемы и необходимости её решения 10
1.2 Анализ причин, влияющих на эксплуатационные характеристики высокоточных изделий 17
1.3 Анализ существующих разработок в области расчёта остаточных напряжений и прогнозирования остаточных деформаций 23
1.4 Формирование напряжённого состояния деталей в процессе механической обработки и управление им на основе режимов резания 26
1.5 Общие сведения о методе конечных элементов, его достоинства, недостатки, особенности выполнения 32
1.6 Исторические этапы развития существующих методик конечноэлементного анализа процесса механической обработки 35
1.7 Современные программные пакеты конечноэлементного анализа 43
1.8 Выводы по первой главе 46
1.9 Постановка цели и задач исследования 47
Глава 2 Теоретические основы и анализ возможности применения метода конечных элементов для исследования процесса механической обработки резанием 50
2.1 Математические зависимости метода конечных элементов 50
2.2 Соотношения «напряжения-деформации», используемые в конечноэлементном анализе 51
2.3 Выбор типа элементов для конечного анализа
в ANSYS и LS-DYNA 57
2.4 Разработка алгоритма конечноэлементного анализа 61
2.5 Выводы по второй главе з
Глава 3 Разработка математических и конечноэлементных моделей процесса механической обработки и формирования остаточных напряжений в поверхностном слое деталей 65
3.1 Основные положения и исходные данные 65
3.2 Модели пластического поведения материала заготовки
3.2.1 Выбор марки материалов для исследования 66
3.2.2 Учёт зависимости свойств материала от температуры 71
3.2.3 Разработка моделей пластического течения материала 3.3 Метод решения нелинейных задач 91
3.4 Расчёт сил и температур при токарной обработке 92
3.5 Построение конечноэлементных моделей обрабатываемой заготовки и режущего инструмента 93
3.6 Тепловая расчётная схема моделирования процесса резания 98
3.7 Силовая расчётная схема моделирования процесса резания 105
3.8 Методика моделирования процесса резания 108
3.9 Выводы по третьей главе 110
Глава 4 Экспериментальная оценка пригодности и адекватности разработанной методики для оценки напряжённого состояния деталей после механической обработки 111
4.1 Общие положения, исходные данные и план эксперимента 111
4.2 Традиционная методика проведения эксперимента
4.2.1 Исследуемые образцы, их конструкция, размеры и подготовка 114
4.2.2 Механическая обработка образцов 115
4.2.3 Исследование остаточных напряжений в образцах после механической обработки 123
4.3 Методика проведения виртуального численного эксперимента
в среде ANSYS на основе метода конечных элементов 138
4.3.1 Моделирование геометрии и физико-механических свойств исследуемого материала 138
4.3.2 Моделирование процесса резания для заданных технологических условий обработки 143
4.4 Сопоставление результатов, полученных в ходе реального эксперимента, с результатами, полученными методом численного моделирования 146
4.5 Проведение численных экспериментов для проверки адекватности откликов разработанных моделей резания 148
4.6 Выводы по четвёртой главе 152
Глава 5 Методика компьютерного анализа напряжённого состояния и деформаций деталей при проектировании технологического процесса их изготовления 153
5.1 Постановка задачи и методика решения 153
5.2 Вариант практической реализация расчётной методики на этапе технологической подготовки производства с применением систем автоматизированного проектирования 164
5.3 Экономическая эффективность внедрения предложенной расчётной методики в производство 171
5.4 Выводы по пятой главе 174
Заключение 175
Список литературы 177
