附件C：譯文




3金屬切削有限元模擬

由于20年來泰氏等人的先驅性工作，關于二維正交模型與工件材料，包括低碳鋼、銅、不銹鋼、硬化鋼，以更奇特的合金，如鈦和鎳基高溫合金（鉻鎳鐵合金718）的研究得以繼續(xù)。以下各節(jié)討論的關鍵目的是實現有限元模擬金屬切削，以及最近實現的基于三維模式的更復雜、典型的包括進程外轉折點的有限元模擬金屬切削。最后，表面完整性預測（殘余應力，微觀結構等）、再加工、微型機械仿真切割和非傳統(tǒng)加工工藝比如電火花加工（EDM）已經作為最近的重點發(fā)展領域出現。

3.1模型實現
模型實現通過有限元網格和工件材料相關的方式實現。主要的三種途徑是歐拉方程，拉格朗日方程，和任意拉格朗日—歐拉方程（(ALE）。
3.1.1歐拉理論
在歐拉理論中，當材料流經捕捉的控制體積時，FE柵格空間地固定。當材料流經濾網，未知的物質可變物在集合地點被計算。它們的外形不改變的整個過程的模擬和因此沒有劃分是必要的，這是一個關鍵的好處在計算效率。此外，作為材料不被重視的網格，芯片分離標準指定的離別節(jié)點之間的工件不是必需的，。不過，歐拉方程性質意味著芯片的初始形成和接觸條件必須已知或者是假定的提前。這就排除了模擬的流動材料在界限里自由地流動的可能性，從而約束了該芯片的變。通常在手動模擬中，對自由表面芯片的模擬是一個反復調整的過程。一般情況下，這涉及到對節(jié)點沿自由邊界的組成部分的速度在檢查時為零，并且確保與其他變量的融合。然后對有幾何尺寸的切向自由表面芯片的速度進行調整。
這種方法適合于在相對漫長的過渡暫態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)情況下進行切割，從而分析切屑形成。斯坦克文斯和莫爾利用歐拉有限元模型預測穩(wěn)態(tài)芯片幾何狀態(tài)和芯片與刀具的接觸長度。后者的參數是檢查每個節(jié)點沿工具芯片的應力正常的接口。雖然幾個調查人員在使用歐拉模型時已經合理預測了切削過程更適合流體力學理論而不是加工理論。但這也意味著特定節(jié)點在被釋放時有相當的規(guī)模。