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摘要：微切削技术作为微细加工的重要延伸，以其良好的适应性及高的生产率广泛运用于微细产品的加工中。微切削加工不是普通切削加工的简单缩小，尺度效应（即切削比能随未切切屑厚度减小而非线性增大）是其重要特点之一。尺度效应对切削力、切削温度、能量消耗、刀具磨损等有重要影响。传统的材料本构模型没有包含任何材料尺度，无法对微切削历程材料的力学响应进行合理描述。针对工件材料Al7075，围绕尺度效应，运用应变梯度塑性论述，结合宏观的Johnson-Cook（JC）模型，建立了适用于微切削历程的材料本构模型。设计和实施了如霍普金森动态拉伸与压缩等系列实验，确定本构模型常量，详细介绍了常量的确定策略。分别介绍了各向同性硬化和混合硬化两种硬化模型，基于有限元软件平台Abaqus/Exppcit，运用基于弹性张量的应力补偿更新算法分别开发了各向同性硬化和混合硬化的材料本构子程序，利用单个单元的单轴拉伸实验对子程序进行了初步验证。针对不同切深的微切削加工开展仿真探讨，对各向同性硬化和混合硬化两种模型的仿真结果进行比较。结果表明，切深越小，相同应变的应力值越大，本构模型反映出微切削历程的尺度效应；随着切深逐渐增大，应力应变曲线趋于JC模型，表明模型能够表示尺度范围在亚微米级，微米级至宏观尺度的材料力学特性；混合硬化模型包含各向同性系数，可以更加客观地描述材料的硬化特性。关键词：微切削论文尺度效应论文本构联系论文各向同性硬化论文混合硬化论文
摘要4-5
Abstract5-8
1 绪论8-14
1.1 课题来源8
1.2 探讨背景及作用8-10
1.3 微切削历程中材料本构联系的探讨近况10-13
1.4 本论文探讨内容13-14
2 本构模型的建立14-34
2.1 传统材料本构模型介绍14-17
2.2 微切削历程中材料的本构建模17-22
2.3 本构模型及破坏准则常量确定22-33
2.4 本章小结33-34
3 有限元子程序的开发及验证34-49
3.1 硬化准则34-36
3.2 应力更新算法36-38
3.3 子程序的开发38-42
3.4 子程序的验证42-48
3.5 本章小结48-49
4 尺度效应的仿真与实验探讨49-59
4.1 3D 车削与 2D 模型的转换49-50
4.2 车削实验系统介绍50-52
4.3 微直角车削实验52-54
4.4 尺度效应仿真54-58
4.5 本章小结58-59
5 结论及展望59-61
5.1 结论59
5.2 展望59-61
致谢61-62