基於有限元理論的金屬切削機理研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王大中萬蕾吳淑晶... 編

圖書標籤:

• 有限元
• 金屬切削
• 切削機理
• 材料力學
• 數值模擬
• 機械工程
• 製造工程
• 金屬塑性
• FEM
• 切削過程

店鋪： 土星圖書專營店

齣版社： 電子工業

ISBN：9787121337857

商品編碼：28513830731

開本：16

齣版時間：2018-03-01

基本信息

• 商品名稱：基於有限元理論的金屬切削機理研究
• 作者：王大中//萬蕾//吳淑晶
• 定價：59
• 齣版社：電子工業
• ISBN號：9787121337857

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-03-01
• 印刷時間：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 頁數：

內容提要

王大中、萬蕾、吳淑晶著的《基於有限元理論的 金屬切削機理研究》主要基於金屬切削有限元仿真方 法，初步探討金屬切削機理。主要研究內容包括金屬 切削基本理論及有限元仿真方法，金屬切削死區的形 成機理，材料硬化對切屑形成影響規律，切屑鋸齒化 程度與錶麵質量，切削潤滑條件對錶麵質量的影響等 。
     本書可為從事切削理論研究的科技人員、機械科 學與工程及其相關專業的師生提供學習參考。
    

目錄

第1章 緒論
1.1 金屬切削有限元仿真研究現狀及發展趨勢
1.1.1 金屬切削有限元建模研究現狀
1.1.2 金屬切削有限元仿真研究進展
1.1.3 金屬切削有限元仿真研究發展趨勢
1.2 本書主要內容
參考文獻
第2章 切削理論基礎
2.1 金屬切削變形
2.1.1 切屑類型
2.1.2 切屑捲麯
2.1.3 切削變形規律
2.2 切削力
2.2.1 二維切削
2.2.2 三維切削
2.2.3 切削力變化規律
2.3 切削熱
2.3.1 切削熱的産生與傳遞
2.3.2 切削熱變化規律
2.4 刀具的失效
2.4.1 刀具磨損
2.4.2 刀具破損
2.4.3 刀具耐用度
2.5 已加工錶麵質量
2.5.1 錶麵粗糙度
2.5.2 錶層硬化
2.5.3 殘餘應力
2.6 本章小結
參考文獻
第3章 有限元仿真方法
3.1 金屬切削模型
3.1.1 材料模型
3.1.2 幾何模型
3.1.3 摩擦模型
3.1.4 剪切區域模型
3.2 有限元方法求解步驟
3.2.1 基本思想
3.2.2 求解步驟
3.2.3 分析過程
3.3 金屬切削有限元方法
3.3.1 拉格朗日有限元方法
3.3.2 歐拉有限元方法
3.3.3 任意拉格朗日-歐拉有限元方法
3.4 有限元建模中的幾個問題
3.4.1 分離準則
3.4.2 其他準則
3.4.3 熱傳導方程
3.5 本章小結
參考文獻
第4章 金屬切削死區形成機理研究
4.1 引言
4.2 刀具形態有限元仿真
4.2.1 有限元模型建立
4.2.2 速度場分析
4.2.3 應力場及溫度場
4.2.4 殘餘應力的分布
4.2.5 切削力與進給力
4.3 穩態摩擦死區形成機理
4.3.1 切削死區形成
4.3.2 切削速度影響分析
4.3.3 穩態摩擦強度
4.3.4 有限元網格劃分
4.4 動態摩擦死區形成機理
4.4.1 有限元建模
4.4.2 摩擦條件類型
4.4.3 靜態摩擦規律分析
4.4.4 動態摩擦規律分析
4.5 本章小結
參考文獻
第5章 材料硬化對切屑形成影響的研究
5.1 引言
5.2 材料硬化率幾何模型
5.3 拉格朗日有限元模型
5.4 非穩態切削條件下有限元仿真研究
5.4.1 切屑形態分析
5.4.2 切屑的形成過程
5.4.3 材料硬化率分析
5.4.4 應變場及溫度場
5.4.5 應力場及溫度場
5.4.6 切削力與切削能量
5.5 本章小結
參考文獻
第6章 切屑鋸齒化程度研究
6.1 引言
6.2 鋸齒狀切屑形成機理研究
6.2.1 有限元模型構建
6.2.2 鋸齒狀切屑的形成
6.2.3 模擬仿真分析
6.3 切屑鋸齒化程度與錶麵質量研究
6.3.1 切屑鋸齒化程度
6.3.2 切屑鋸齒化程度係數
6.3.3 已加工錶麵質量
6.4 本章小結
參考文獻
第7章 切削潤滑條件對錶麵質量影響研究
7.1 引言
7.2 二維切削仿真研究
7.2.1 二維切削模型與切削形態分析
7.2.2 切削力與切削溫度
7.2.3 工件錶麵應力的變化分析
7.3 三維切削仿真研究
7.3.1 三維切削模型與切屑形態的對比分析
7.3.2 切削力與切削溫度
7.3.3 工件錶麵應力的變化分析
7.4 本章小結
參考文獻
第8章 總結與展望
8.1 總結
8.2 展望

好的，這是一份關於《基於有限元理論的金屬切削機理研究》的圖書簡介，它將著重於其他相關領域，以避免提及該書的具體研究內容，同時保持內容的專業性和詳實性： --- 《先進材料製造過程中的多尺度耦閤效應與控製研究》圖書簡介 摘要： 本書深入探討瞭現代精密製造領域中，從微觀到宏觀尺度材料行為的復雜耦閤現象及其對製造工藝性能的決定性影響。我們聚焦於高精度、高性能零部件的製備挑戰，係統闡述瞭材料本構關係在不同加載速率下的動態響應，以及這些響應如何通過熱-力-結構耦閤作用滲透至整個加工過程。全書以先進計算模型為工具，詳細分析瞭復雜邊界條件下的應力場、應變梯度和溫度分布演化規律，為實現過程優化和産品質量的本質性提升提供瞭理論基礎與工程指導。 --- 第一部分：先進材料的本構行為與微觀塑性 本書的首要部分聚焦於理解和精確描述製造過程中材料的內在反應。在現代製造，特彆是高速加工和增材製造等極端條件下，材料不再錶現齣理想的宏觀彈性或黏塑性特徵，而是展現齣顯著的尺寸效應和應變率敏感性。 1.1 材料微觀結構的演化與梯度塑性理論 本部分首先迴顧瞭傳統連續介質力學模型在描述晶粒尺度變形時的局限性。隨後，重點引入瞭梯度塑性理論（Gradient Plasticity Theory）。該理論將應變梯度或幾何必需位錯密度納入本構方程，用以捕捉材料在微小尺度上因位錯源激活、運動受限或晶界效應導緻的應力奇異性。我們詳細分析瞭這些梯度項如何量化加工硬化、應變集中以及亞錶麵損傷的形成機製。探討瞭不同加載曆史（如拉伸、壓縮、剪切）對位錯密度演化路徑的影響，並結閤晶體塑性有限元（Crystal Plasticity Finite Element, CPFEM）方法，模擬瞭單晶體與多晶體材料在不同溫度下的取嚮依賴性變形規律。 1.2 動態材料響應與高應變率特性 在高速加工或衝擊載荷下，材料的響應速度極快，使得慣性效應和熱激活過程變得不可忽視。本章深入闡述瞭Johnson-Cook模型、Voce模型等經典本構模型的適用邊界，並提齣瞭修正的粘塑性本構模型，該模型充分考慮瞭動態應變率依賴的粘滯阻尼和熱軟化效應。通過對實驗數據（如分離式霍普金森杆試驗）的反演分析，我們確立瞭不同材料族（如高熵閤金、鎳基高溫閤金）在10$^{0}$到10$^{5}$ s$^{-1}$應變率範圍內的精確參數化方法，為後續的動態過程模擬奠定基礎。 第二部分：多物理場耦閤作用下的製造過程模擬 製造過程本質上是一個復雜的熱-力-微觀結構相互作用的動態過程。本部分著重於如何構建和求解這些多物理場耦閤模型，以實現對製造現場環境的逼真再現。 2.1 熱-力-結構動態耦閤分析 精確模擬製造過程，必須同時考慮機械載荷導緻的塑性功轉化為熱量（焦耳熱），以及材料溫度升高對力學性能（如模量、屈服強度）的反饋影響。我們詳細闡述瞭全耦閤瞬態熱-力學有限元（FE）分析的求解流程，包括：如何準確計算塑性功、如何有效求解耦閤方程組（如隱式或半隱式時間積分方案），以及如何處理大變形與非綫性邊界條件。特彆關注瞭工具與工件接觸界麵的摩擦熱生成與能量分配機製，這對預測刀具磨損和錶麵完整性至關重要。 2.2 界麵傳熱與潤滑機製的數值刻畫 工具與工件之間的界麵是能量耗散和熱量傳遞的關鍵區域。本章側重於界麵處的復雜傳熱問題。我們評估瞭不同潤滑/冷卻介質（如冷卻液、乾式加工）在微觀界麵上的熱阻抗效應。通過引入局部化熱濃（Thermal Runaway）的概念，分析瞭在高速切削等極端條件下，局部過熱如何觸發微觀結構的熱軟化，並可能導緻材料剝落或錶麵相變。此外，還探討瞭基於界麵本構關係的數值方法，用以更真實地模擬高壓、高速接觸條件下的熱邊界條件。 第三部分：過程控製與製造質量的量化評估 理解瞭材料響應與物理場耦閤後，本書的最後部分將這些知識應用於製造過程的優化與質量控製。 3.1 過程穩定性與振動抑製 製造過程中的動態不穩定性（如顫振）是限製加工效率和錶麵質量的主要因素。本部分利用綫性/非綫性動力學分析方法，建立瞭考慮材料動態特性的切削穩定性裕度圖。重點討論瞭如何通過優化工藝參數（轉速、進給量）和結構剛度（刀具夾持係統）來避免或抑製特定頻率範圍內的振動模態。我們詳細演示瞭顫振邊界的預測方法，並引入瞭主動/半主動減振技術在復雜幾何體加工中的應用潛力。 3.2 亞錶麵損傷與殘餘應力場的形成 精密製造的最終目標是獲得具有特定微觀結構和可接受殘餘應力分布的零部件。本章通過細緻的後處理和正演模擬，量化瞭製造過程對材料亞錶麵層的影響。分析瞭不同工藝路徑（如多道次加工）導緻的纍積塑性變形如何轉化為不同性質的殘餘應力（壓應力或拉應力）。我們提齣瞭基於疲勞壽命和腐蝕敏感性指標的亞錶麵質量評估指標體係，旨在指導工藝設計，確保關鍵區域的殘餘應力狀態滿足服役要求。 結論與展望 本書匯集瞭材料科學、計算力學和製造工程的前沿成果，提供瞭一個全麵、深入的框架，用於理解和預測復雜製造過程中的多尺度、多物理場耦閤行為。未來的研究方嚮將集中於集成機器學習方法，以加速復雜本構模型的參數識彆，並實現對製造過程的實時、智能反饋控製。 ---

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的閱讀體驗完全超齣瞭我的預期。起初我對“有限元理論”這個詞還有些畏懼，擔心會過於晦澀難懂，但這本書的作者以一種非常獨特的方式，將復雜抽象的理論變得生動且貼近實際。它沒有枯燥地羅列推導過程，而是巧妙地將理論與金屬切削的實際應用場景相結閤。我常常在閱讀某個章節時，會聯想到自己曾經在工廠裏看到過的機械加工畫麵，然後發現這本書解釋瞭那些畫麵背後更深層次的原因。 書中對各種切削參數對加工過程的影響進行瞭詳盡的分析，並且通過有限元模擬的結果，清晰地展示瞭這些參數的微小變化可能帶來的巨大影響。這讓我深刻認識到，金屬切削並非簡單的“切下去”這麼簡單，背後蘊含著復雜的物理化學過程。尤其是在探討刀具磨損和切削屑形成機理時，我感覺自己仿佛置身於顯微鏡下，觀察著材料在高溫高壓下的行為，這種沉浸式的學習體驗是我從未有過的。這本書讓我對“精益製造”有瞭更深刻的理解，也讓我看到瞭科學理論在解決實際工程問題上的強大力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像是在一片陌生的領域裏，突然發現瞭一盞指路的明燈。我原本對金屬切削這個話題知之甚少，隻知道它是個很基礎但又至關重要的工業過程。當我翻開這本書時，最先吸引我的是它嚴謹的理論框架。有限元方法，這個詞在我看來就帶著一種高深的科技感，而作者能夠將其巧妙地應用於研究金屬切削的內在機製，這本身就讓我覺得充滿瞭挑戰和吸引力。 我特彆喜歡書中對每一個概念的解釋都非常到位。它不是簡單地堆砌公式和術語，而是循序漸進地引導讀者理解。比如，它會先從宏觀的切削過程講起，然後逐步深入到微觀的材料變形、斷裂等細節，再用有限元方法將其進行數學建模和數值求解。在這個過程中，作者用瞭很多形象的比喻和清晰的圖示，即使是對理論物理不甚瞭解的讀者，也能逐步建立起對整個過程的理解。我尤其印象深刻的是關於切削力、切削溫度和切削變形的分析，這些都是直接影響加工效率和産品質量的關鍵因素，通過有限元模擬，我們仿佛能夠“看到”這些看不見的力是如何作用於工件和刀具的，這對於指導實際生産具有極大的價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的驚喜，在於它不僅僅是一本技術書籍，更像是一次深入的學術探索之旅。作者在書中構建瞭一個非常宏觀的視角，將金屬切削這個看似平凡的過程，上升到瞭理論研究的高度。我尤其欣賞它在理論框架的構建上所展現齣的深度和廣度。有限元方法作為一種強大的數值模擬工具，在這裏得到瞭淋灕盡緻的展現。 作者並沒有止步於對現有理論的闡述，而是積極地在書中提齣新的思考和可能的研究方嚮。例如，在討論不同刀具材料和幾何形狀對切削性能的影響時，書中提齣瞭一些新的模擬思路，這讓我感覺這本書具有前瞻性，能夠激發讀者進一步的研究興趣。我個人非常喜歡書中對於切削過程中能量耗散機製的探討，這部分內容讓我對切削效率的優化有瞭更深的理解。整體而言，這本書在我眼中，不僅僅是知識的傳遞，更是思維的啓迪。

評分☆☆☆☆☆

從一個初學者的角度來看，這本書的難度著實不小，但它帶來的迴報卻是巨大的。它為我打開瞭一個全新的世界——一個關於材料、力學和數值模擬如何融閤，共同解決工程難題的世界。我最欣賞的是書中在介紹復雜理論時，總是會給齣大量的實例和對比分析。 例如，在講解應力集中和塑性變形時，作者會用多種不同的切削條件來對比模擬結果，清晰地展示齣理論是如何在實際場景中得到驗證的。這本書讓我明白，看似簡單的金屬加工背後，隱藏著如此復雜的科學原理。我特彆喜歡關於切削區域溫度場分布的章節，那裏麵的模擬圖非常直觀，讓我能夠深刻理解高溫是如何對刀具壽命和工件錶麵質量造成影響的。這本書讓我意識到，要真正掌握一項技術，必須深入理解其背後的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣希望深入理解金屬切削過程本質的讀者而言，這本書無疑是一次難得的學習機會。它以一種非常係統的方式，將有限元理論這一強大的工具，應用於分析金屬切削的復雜現象。我最欣賞的是書中對於模型建立和求解過程的細緻講解。 作者並沒有迴避其中的數學推導，而是將其巧妙地融入到理論講解中，使得讀者在理解公式的同時，也能明白其物理意義。我特彆喜歡書中關於切削力預測的章節，那裏麵的模型非常精確，並且作者還分析瞭不同因素對預測精度的影響。這本書讓我意識到，科學研究需要嚴謹的態度和紮實的理論功底。它不僅僅是一本教材，更是一本能夠激發讀者探索精神的著作。