[发明专利]一种刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法及装置

说明书

本发明涉及一种刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法、装置及计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：获取刀具参数及工件参数，根据刀具参数及工件参数建立刀具和工件的二维模型；将刀具与工件进行装配，确定切削深度、步时间长度及输出时间间隔；确定刀具与工件的相互作用属性、载荷及边界条件，并对所述二维模型进行网格划分，根据步时间长度、输出时间间隔及网格划分后二维模型获取残余应力。本发明提供的刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法，提高了残余应力获取结果的准确度。

技术领域

本发明涉及刀具残余应力技术领域，尤其涉及一种刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

钛合金由于其低密度、高强度和耐腐蚀性等特点被广泛应用于航空航天、发电、汽车和生物医学行业，同时它的化学活性高、导热性能低也表明了这是一种难加工材料。加工过程中的机械载荷和热载荷会影响零件的表面完整性，其中残余应力又会影响零件的疲劳寿命和抗变形能力，但是，只有残余压应力有助于避免裂纹的产生并延长疲劳寿命。因此，获取加工后零件的残余应力对于实际生产具有重要意义。

刀具是金属切削中必不可少的一部分，不同刃口形状的刀具会带来不同的残余应力结果。现有人研究了刀具刃口几何对硬车削AISI 52100钢后残余应力的影响，发现了不同刃口几何会产生不同的应力场。有人通过研究获知形状因子的大小和刃口圆度的改变都会影响表面与亚表面残余应力还有残余应力层厚度。这些方法都是采用实验法，而上述实验方法要频繁更换刀具，成本较高，且残余应力获取过程中耗费大量时间，残余应力获取结果准确度较低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法、装置及计算机可读存储介质，用以解决现有技术中残余应力获取过程中耗费大量时间的问题。

本发明提供了一种刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法，包括以下步骤：

获取刀具参数及工件参数，根据刀具参数及工件参数建立刀具和工件的二维模型；

将刀具与工件进行装配，确定切削深度、步时间长度及输出时间间隔；

确定刀具与工件的相互作用属性、载荷及边界条件，并对所述二维模型进行网格划分，根据步时间长度、输出时间间隔及网格划分后二维模型获取残余应力。

进一步地，所述刀具参数包括前角、后角、刀具长度、刀具宽度；所述工件参数包括工件长度、工件高度。

进一步地，所述刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法还包括，建立刀具和工件的二维模型后，确定工件的材料参数，利用塑性公式进行工件塑性，所述塑性公式为，

其中，σ为流动应力，A、B、C分别为初始屈服应力、应变强化系数、应变率强化系数，ε、分别为等效塑性应变、等效塑性应变率、参考应变率，n为硬化指数，m为热软化系数，T、T_r、T_m分别为当前温度、转变温度、融化温度。

进一步地，所述工件的材料参数包括密度、弹性模量、泊松比、热导率、比热和膨胀系数。

进一步地，所述刃口刀具加工钛合金后的残余应力获取方法还包括利用失效准则公式对工件塑性失效进行判断，所述失效准则公式为

其中，D是损伤参数，当D由0变为1时认为材料失效，Δε为一个积分周期的等效塑性应变增量，ε_f是当前应变率、温度、压力和等效应力条件下的破坏应变。

进一步地，通过破坏应变公式获取当前应变率、温度、压力和等效应力条件下的破坏应变ε_f，所述破坏应变公式为