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(qū)性工作，關(guān)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(guān)鍵目的是實(shí)現(xiàn)有限元模擬金屬切削，以及最近實(shí)現(xiàn)的基于三維模式的更復(fù)雜、典型的包括進(jìn)程外轉(zhuǎn)折點(diǎn)的有限元模擬金屬切削。最后，表面完整性預(yù)測（殘余應(yīng)力，微觀結(jié)構(gòu)等）、再加工、微型機(jī)械仿真切割和非傳統(tǒng)加工工藝比如電火花加工（EDM）已經(jīng)作為最近的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域出現(xiàn)。

3.1模型實(shí)現(xiàn)
模型實(shí)現(xiàn)通過有限元網(wǎng)格和工件材料相關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)。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—?dú)W拉方程（(ALE）。
3.1.1歐拉理論
在歐拉理論中，當(dāng)材料流經(jīng)捕捉的控制體積時(shí)，F(xiàn)E柵格空間地固定。當(dāng)材料流經(jīng)濾網(wǎng)，未知的物質(zhì)可變物在集合地點(diǎn)被計(jì)算。它們的外形不改變的整個(gè)過程的模擬和因此沒有劃分是必要的，這是一個(gè)關(guān)鍵的好處在計(jì)算效率。此外，作為材料不被重視的網(wǎng)格，芯片分離標(biāo)準(zhǔn)指定的離別節(jié)點(diǎn)之間的工件不是必需的，。不過，歐拉方程性質(zhì)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(gè)反復(fù)調(diào)整的過程。一般情況下，這涉及到對節(jié)點(diǎn)沿自由邊界的組成部分的速度在檢查時(shí)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(jìn)行調(diào)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(jìn)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(yù)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(shù)是檢查每個(gè)節(jié)點(diǎn)沿工具芯片的應(yīng)力正常的接口。雖然幾個(gè)調(diào)查人員在使用歐拉模型時(shí)已經(jīng)合理預(yù)測了切削過程更適合流體力學(xué)理論而不是加工理論。但這也意味著特定節(jié)點(diǎn)在被釋放時(shí)有相當(dāng)?shù)囊?guī)模。