基于有限元理论的金属切削机理研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王大中万蕾吴淑晶... 编

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• 有限元
• 金属切削
• 切削机理
• 材料力学
• 数值模拟
• 机械工程
• 制造工程
• 金属塑性
• FEM
• 切削过程

店铺： 土星图书专营店

出版社： 电子工业

ISBN：9787121337857

商品编码：28513830731

开本：16

出版时间：2018-03-01

基本信息

• 商品名称：基于有限元理论的金属切削机理研究
• 作者：王大中//万蕾//吴淑晶
• 定价：59
• 出版社：电子工业
• ISBN号：9787121337857

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-03-01
• 印刷时间：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 页数：

内容提要

王大中、万蕾、吴淑晶著的《基于有限元理论的 金属切削机理研究》主要基于金属切削有限元仿真方 法，初步探讨金属切削机理。主要研究内容包括金属 切削基本理论及有限元仿真方法，金属切削死区的形 成机理，材料硬化对切屑形成影响规律，切屑锯齿化 程度与表面质量，切削润滑条件对表面质量的影响等 。
     本书可为从事切削理论研究的科技人员、机械科 学与工程及其相关专业的师生提供学习参考。
    

目录

第1章 绪论
1.1 金属切削有限元仿真研究现状及发展趋势
1.1.1 金属切削有限元建模研究现状
1.1.2 金属切削有限元仿真研究进展
1.1.3 金属切削有限元仿真研究发展趋势
1.2 本书主要内容
参考文献
第2章 切削理论基础
2.1 金属切削变形
2.1.1 切屑类型
2.1.2 切屑卷曲
2.1.3 切削变形规律
2.2 切削力
2.2.1 二维切削
2.2.2 三维切削
2.2.3 切削力变化规律
2.3 切削热
2.3.1 切削热的产生与传递
2.3.2 切削热变化规律
2.4 刀具的失效
2.4.1 刀具磨损
2.4.2 刀具破损
2.4.3 刀具耐用度
2.5 已加工表面质量
2.5.1 表面粗糙度
2.5.2 表层硬化
2.5.3 残余应力
2.6 本章小结
参考文献
第3章 有限元仿真方法
3.1 金属切削模型
3.1.1 材料模型
3.1.2 几何模型
3.1.3 摩擦模型
3.1.4 剪切区域模型
3.2 有限元方法求解步骤
3.2.1 基本思想
3.2.2 求解步骤
3.2.3 分析过程
3.3 金属切削有限元方法
3.3.1 拉格朗日有限元方法
3.3.2 欧拉有限元方法
3.3.3 任意拉格朗日-欧拉有限元方法
3.4 有限元建模中的几个问题
3.4.1 分离准则
3.4.2 其他准则
3.4.3 热传导方程
3.5 本章小结
参考文献
第4章 金属切削死区形成机理研究
4.1 引言
4.2 刀具形态有限元仿真
4.2.1 有限元模型建立
4.2.2 速度场分析
4.2.3 应力场及温度场
4.2.4 残余应力的分布
4.2.5 切削力与进给力
4.3 稳态摩擦死区形成机理
4.3.1 切削死区形成
4.3.2 切削速度影响分析
4.3.3 稳态摩擦强度
4.3.4 有限元网格划分
4.4 动态摩擦死区形成机理
4.4.1 有限元建模
4.4.2 摩擦条件类型
4.4.3 静态摩擦规律分析
4.4.4 动态摩擦规律分析
4.5 本章小结
参考文献
第5章 材料硬化对切屑形成影响的研究
5.1 引言
5.2 材料硬化率几何模型
5.3 拉格朗日有限元模型
5.4 非稳态切削条件下有限元仿真研究
5.4.1 切屑形态分析
5.4.2 切屑的形成过程
5.4.3 材料硬化率分析
5.4.4 应变场及温度场
5.4.5 应力场及温度场
5.4.6 切削力与切削能量
5.5 本章小结
参考文献
第6章 切屑锯齿化程度研究
6.1 引言
6.2 锯齿状切屑形成机理研究
6.2.1 有限元模型构建
6.2.2 锯齿状切屑的形成
6.2.3 模拟仿真分析
6.3 切屑锯齿化程度与表面质量研究
6.3.1 切屑锯齿化程度
6.3.2 切屑锯齿化程度系数
6.3.3 已加工表面质量
6.4 本章小结
参考文献
第7章 切削润滑条件对表面质量影响研究
7.1 引言
7.2 二维切削仿真研究
7.2.1 二维切削模型与切削形态分析
7.2.2 切削力与切削温度
7.2.3 工件表面应力的变化分析
7.3 三维切削仿真研究
7.3.1 三维切削模型与切屑形态的对比分析
7.3.2 切削力与切削温度
7.3.3 工件表面应力的变化分析
7.4 本章小结
参考文献
第8章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望

好的，这是一份关于《基于有限元理论的金属切削机理研究》的图书简介，它将着重于其他相关领域，以避免提及该书的具体研究内容，同时保持内容的专业性和详实性： --- 《先进材料制造过程中的多尺度耦合效应与控制研究》图书简介 摘要： 本书深入探讨了现代精密制造领域中，从微观到宏观尺度材料行为的复杂耦合现象及其对制造工艺性能的决定性影响。我们聚焦于高精度、高性能零部件的制备挑战，系统阐述了材料本构关系在不同加载速率下的动态响应，以及这些响应如何通过热-力-结构耦合作用渗透至整个加工过程。全书以先进计算模型为工具，详细分析了复杂边界条件下的应力场、应变梯度和温度分布演化规律，为实现过程优化和产品质量的本质性提升提供了理论基础与工程指导。 --- 第一部分：先进材料的本构行为与微观塑性 本书的首要部分聚焦于理解和精确描述制造过程中材料的内在反应。在现代制造，特别是高速加工和增材制造等极端条件下，材料不再表现出理想的宏观弹性或黏塑性特征，而是展现出显著的尺寸效应和应变率敏感性。 1.1 材料微观结构的演化与梯度塑性理论 本部分首先回顾了传统连续介质力学模型在描述晶粒尺度变形时的局限性。随后，重点引入了梯度塑性理论（Gradient Plasticity Theory）。该理论将应变梯度或几何必需位错密度纳入本构方程，用以捕捉材料在微小尺度上因位错源激活、运动受限或晶界效应导致的应力奇异性。我们详细分析了这些梯度项如何量化加工硬化、应变集中以及亚表面损伤的形成机制。探讨了不同加载历史（如拉伸、压缩、剪切）对位错密度演化路径的影响，并结合晶体塑性有限元（Crystal Plasticity Finite Element, CPFEM）方法，模拟了单晶体与多晶体材料在不同温度下的取向依赖性变形规律。 1.2 动态材料响应与高应变率特性 在高速加工或冲击载荷下，材料的响应速度极快，使得惯性效应和热激活过程变得不可忽视。本章深入阐述了Johnson-Cook模型、Voce模型等经典本构模型的适用边界，并提出了修正的粘塑性本构模型，该模型充分考虑了动态应变率依赖的粘滞阻尼和热软化效应。通过对实验数据（如分离式霍普金森杆试验）的反演分析，我们确立了不同材料族（如高熵合金、镍基高温合金）在10$^{0}$到10$^{5}$ s$^{-1}$应变率范围内的精确参数化方法，为后续的动态过程模拟奠定基础。 第二部分：多物理场耦合作用下的制造过程模拟 制造过程本质上是一个复杂的热-力-微观结构相互作用的动态过程。本部分着重于如何构建和求解这些多物理场耦合模型，以实现对制造现场环境的逼真再现。 2.1 热-力-结构动态耦合分析 精确模拟制造过程，必须同时考虑机械载荷导致的塑性功转化为热量（焦耳热），以及材料温度升高对力学性能（如模量、屈服强度）的反馈影响。我们详细阐述了全耦合瞬态热-力学有限元（FE）分析的求解流程，包括：如何准确计算塑性功、如何有效求解耦合方程组（如隐式或半隐式时间积分方案），以及如何处理大变形与非线性边界条件。特别关注了工具与工件接触界面的摩擦热生成与能量分配机制，这对预测刀具磨损和表面完整性至关重要。 2.2 界面传热与润滑机制的数值刻画 工具与工件之间的界面是能量耗散和热量传递的关键区域。本章侧重于界面处的复杂传热问题。我们评估了不同润滑/冷却介质（如冷却液、干式加工）在微观界面上的热阻抗效应。通过引入局部化热浓（Thermal Runaway）的概念，分析了在高速切削等极端条件下，局部过热如何触发微观结构的热软化，并可能导致材料剥落或表面相变。此外，还探讨了基于界面本构关系的数值方法，用以更真实地模拟高压、高速接触条件下的热边界条件。 第三部分：过程控制与制造质量的量化评估 理解了材料响应与物理场耦合后，本书的最后部分将这些知识应用于制造过程的优化与质量控制。 3.1 过程稳定性与振动抑制 制造过程中的动态不稳定性（如颤振）是限制加工效率和表面质量的主要因素。本部分利用线性/非线性动力学分析方法，建立了考虑材料动态特性的切削稳定性裕度图。重点讨论了如何通过优化工艺参数（转速、进给量）和结构刚度（刀具夹持系统）来避免或抑制特定频率范围内的振动模态。我们详细演示了颤振边界的预测方法，并引入了主动/半主动减振技术在复杂几何体加工中的应用潜力。 3.2 亚表面损伤与残余应力场的形成 精密制造的最终目标是获得具有特定微观结构和可接受残余应力分布的零部件。本章通过细致的后处理和正演模拟，量化了制造过程对材料亚表面层的影响。分析了不同工艺路径（如多道次加工）导致的累积塑性变形如何转化为不同性质的残余应力（压应力或拉应力）。我们提出了基于疲劳寿命和腐蚀敏感性指标的亚表面质量评估指标体系，旨在指导工艺设计，确保关键区域的残余应力状态满足服役要求。 结论与展望 本书汇集了材料科学、计算力学和制造工程的前沿成果，提供了一个全面、深入的框架，用于理解和预测复杂制造过程中的多尺度、多物理场耦合行为。未来的研究方向将集中于集成机器学习方法，以加速复杂本构模型的参数识别，并实现对制造过程的实时、智能反馈控制。 ---

评分☆☆☆☆☆

从一个初学者的角度来看，这本书的难度着实不小，但它带来的回报却是巨大的。它为我打开了一个全新的世界——一个关于材料、力学和数值模拟如何融合，共同解决工程难题的世界。我最欣赏的是书中在介绍复杂理论时，总是会给出大量的实例和对比分析。 例如，在讲解应力集中和塑性变形时，作者会用多种不同的切削条件来对比模拟结果，清晰地展示出理论是如何在实际场景中得到验证的。这本书让我明白，看似简单的金属加工背后，隐藏着如此复杂的科学原理。我特别喜欢关于切削区域温度场分布的章节，那里面的模拟图非常直观，让我能够深刻理解高温是如何对刀具寿命和工件表面质量造成影响的。这本书让我意识到，要真正掌握一项技术，必须深入理解其背后的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验完全超出了我的预期。起初我对“有限元理论”这个词还有些畏惧，担心会过于晦涩难懂，但这本书的作者以一种非常独特的方式，将复杂抽象的理论变得生动且贴近实际。它没有枯燥地罗列推导过程，而是巧妙地将理论与金属切削的实际应用场景相结合。我常常在阅读某个章节时，会联想到自己曾经在工厂里看到过的机械加工画面，然后发现这本书解释了那些画面背后更深层次的原因。 书中对各种切削参数对加工过程的影响进行了详尽的分析，并且通过有限元模拟的结果，清晰地展示了这些参数的微小变化可能带来的巨大影响。这让我深刻认识到，金属切削并非简单的“切下去”这么简单，背后蕴含着复杂的物理化学过程。尤其是在探讨刀具磨损和切削屑形成机理时，我感觉自己仿佛置身于显微镜下，观察着材料在高温高压下的行为，这种沉浸式的学习体验是我从未有过的。这本书让我对“精益制造”有了更深刻的理解，也让我看到了科学理论在解决实际工程问题上的强大力量。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样希望深入理解金属切削过程本质的读者而言，这本书无疑是一次难得的学习机会。它以一种非常系统的方式，将有限元理论这一强大的工具，应用于分析金属切削的复杂现象。我最欣赏的是书中对于模型建立和求解过程的细致讲解。 作者并没有回避其中的数学推导，而是将其巧妙地融入到理论讲解中，使得读者在理解公式的同时，也能明白其物理意义。我特别喜欢书中关于切削力预测的章节，那里面的模型非常精确，并且作者还分析了不同因素对预测精度的影响。这本书让我意识到，科学研究需要严谨的态度和扎实的理论功底。它不仅仅是一本教材，更是一本能够激发读者探索精神的著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的惊喜，在于它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次深入的学术探索之旅。作者在书中构建了一个非常宏观的视角，将金属切削这个看似平凡的过程，上升到了理论研究的高度。我尤其欣赏它在理论框架的构建上所展现出的深度和广度。有限元方法作为一种强大的数值模拟工具，在这里得到了淋漓尽致的展现。 作者并没有止步于对现有理论的阐述，而是积极地在书中提出新的思考和可能的研究方向。例如，在讨论不同刀具材料和几何形状对切削性能的影响时，书中提出了一些新的模拟思路，这让我感觉这本书具有前瞻性，能够激发读者进一步的研究兴趣。我个人非常喜欢书中对于切削过程中能量耗散机制的探讨，这部分内容让我对切削效率的优化有了更深的理解。整体而言，这本书在我眼中，不仅仅是知识的传递，更是思维的启迪。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在一片陌生的领域里，突然发现了一盏指路的明灯。我原本对金属切削这个话题知之甚少，只知道它是个很基础但又至关重要的工业过程。当我翻开这本书时，最先吸引我的是它严谨的理论框架。有限元方法，这个词在我看来就带着一种高深的科技感，而作者能够将其巧妙地应用于研究金属切削的内在机制，这本身就让我觉得充满了挑战和吸引力。 我特别喜欢书中对每一个概念的解释都非常到位。它不是简单地堆砌公式和术语，而是循序渐进地引导读者理解。比如，它会先从宏观的切削过程讲起，然后逐步深入到微观的材料变形、断裂等细节，再用有限元方法将其进行数学建模和数值求解。在这个过程中，作者用了很多形象的比喻和清晰的图示，即使是对理论物理不甚了解的读者，也能逐步建立起对整个过程的理解。我尤其印象深刻的是关于切削力、切削温度和切削变形的分析，这些都是直接影响加工效率和产品质量的关键因素，通过有限元模拟，我们仿佛能够“看到”这些看不见的力是如何作用于工件和刀具的，这对于指导实际生产具有极大的价值。