[发明专利]一种基于热力耦合模型的工件表面残余应力调控方法

摘要

本发明公开了一种基于热力耦合模型的工件表面残余应力调控方法。按下述步骤进行：a.进行切削实验，测量每组切削参数条件下，对应得到的工件表面残余应力σi；所述的切削参数包括切削深度ap、切削速度V和进给量f；b.基于Oxley预测模型和J‑C本构模型构建直角切削力预测模型；c.基于剪切区和犁削区温度叠加形成的热应力，构建工件温度预测模型；d.基于直角切削力预测模型和工件温度预测模型构建基于热力耦合的工件表面残余应力的经验模型，并选取期望函数来描述各参数的影响；e.以观测的表面残余应力σi和预测得到的残余应力σsurface的差值的绝对值之和为适应度函数，使用遗传算法进行优化，得到比例系数和指数系数。本发明具有计算时间短和使用方便的特点。

主权项

1.一种基于热力耦合模型的工件表面残余应力调控方法，其特征在于，按下述步骤进行：a.进行切削实验，测量每组切削参数条件下，对应得到的工件表面残余应力σ_i；所述的切削参数包括切削深度a_p、切削速度V和进给量f；b.基于Oxley预测模型和J‑C本构模型构建直角切削力预测模型；c.基于剪切区和犁削区温度叠加形成的热应力，构建工件温度预测模型；d.基于直角切削力预测模型和工件温度预测模型构建基于热力耦合的工件表面残余应力的经验模型，并选取期望函数来描述各参数的影响，得到的经验模型的方程如下：式中，σ_surface为预测的工件表面残余应力；A₁为步骤a切削实验的实验数据确定的比例系数；m₁、n₁、q₁为步骤a切削实验的实验数据确定的指数系数；T为切削过程中的工件表面温升；F_C为切削力在切削方向上的分力；a_p是切削深度；f是进给量；F_T为切削力在进给方向上的分力；V为切削速度；e.以观测的表面残余应力σ_i和预测得到的残余应力σ_surface的差值的绝对值之和为适应度函数，使用遗传算法进行优化，得到比例系数和指数系数；建立的优化模型如下：式中，fGA为适应度函数，σ_i为测量得到的工件表面残余应力，k为切削实验次数。