采用准确的材料本构模型是建立正确的有限元仿真模型的关键,为了获得面向金属切削加工过程有限元仿真中的J-C本构模型参数,以7050-T7451铝合金为例,对比分析了文献中典型的十二组J-C本构模型参数,利用通用有限元仿真软件ABAQUS进行二维直角切削仿真,并将仿真结果和实验值进行了比较分析,以切削力和切屑厚度为衡量标准推选出了一组最优的7050铝合金J-C本构模型参数,为7050铝合金切削研究中材料本构模型参数的选择提供参考第40卷第8期2018-08【81】图5T=400K，=2800s-1时第4、5、6和7组的应力-应变曲线图6T=600K，=2800s-1时第4、5、6和7组的应力-应变曲线图7T=500K，=2800s-1时第4、5、6和7组的应力-应变曲线图8T=500K，=2800s-1时第4、5、6和7组的应力-应变曲线3小结从式(1)及以上分析可以看出，随着A、B、C、m、ε的增大，流变应力在逐渐增大；随着T的升高，流变应力在逐渐减小；当n接近于1时，流变应力的演变接近于线性，当n接近于0时，流变应力接近于一个常数。4切削试验山东大学的周军[16]进行了直角切削试验，如图9所示。采用硬质合金刀具，前角为0°，后角为7°，工件材料为7050-T7451铝合金。当切削速度设为500m/min，铝合金二维切削-数控滚圆机滚弧机张家港电动液压滚圆机滚弧机倒角机切削深度设为0.1mm时，利用Kistler9257B型测力仪得到主切削力为243.25N，切深抗力为111.37N；切屑为带状，将切屑进行打磨和抛光，得到厚度约为220μm；该实验值作为有限元仿真的参考值本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name。图9切削试验5有限元模型将12组J-C本构模型参数引入到平面正交切削模型中，借助有限元软件Abaqus进行模拟仿真，所建立的平面正交切削模型如图10所示。图10正交切削有限元模型工件材料为7050-T7451铝合金，尺寸为10mm×3mm，切削深度为0.1mm，工件的基体侧面施加全约束，刀具设为刚体，切削速度为500m/min，工件和刀具的初始温度设为25℃，工件和刀具室温下的参数如表2所示。6仿真结果各组的主切削力演变如图11所示，仿真中第】第40卷第8期2018-08切屑形态如图12所示，主切削力及切屑厚度均方根值与实验值比较如图13和图14所示。图11各组主切削力演变图12第5组的切屑形态图13各组的主切削力均方根从图13中可以看出，第1组和第6组具有最大的主切削力，第8组和第12组是主切削力最小的两组；除此之外，第2组和第3组的主切削力水平相近，第5组的主切削力在第4、5、7组中最高，第6组的主切削力明显高于表2工件和刀具在室温下的参数密度（g/cm-3）传导率（J/m/K）膨胀系数（μm/m/K）比热（J/Kg/K）泊松比杨氏模量（GPa）工件2.8315723.58600.3370.3刀具15464.72000.2800第5组，这些结果与图1中流变应力的结果相一致，因此可以在流变应力和主切削力之间建立确定的联系。由图可知，第5组和第11组的主切削力与实验值最为接近。实验中得到的切深抗力为111.37N，而在有限元切削仿真中得到的切深抗力为0，故而切深抗力作为输出参数并不能很好的反映实际切削过程。所有的切屑都是连续的带状切屑，12个模型的切屑厚度均方根值如图14所示，各组的切屑厚度均方根值均低于实验参考值。第2、3、5组是切屑最厚的三组，第6组和第12组的切屑则是最薄的，第2组和第5组与实验数据最为接近。7结论1）J-C本构模型参数存在较大的差异铝合金二维切削-数控滚圆机滚弧机张家港电动液压滚圆机滚弧机倒角机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name