[发明专利]一种识别超声振动对材料应力影响系数的方法

权利要求书

1.一种识别超声振动对材料应力影响系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据刀具前刀面与切屑的接触特点，将与刀具前刀面接触的切屑分为剪切区域和滑移区域，并获得刀具前刀面与切屑接触区域的应力；

S2，获得剪切区域与滑移区域的边界A₁A₂的正应力σ_A1A2和切应力τ_A1A2；

S3，获得剪切区域与刀具前刀面接触的边界CA₁的正应力和切应力

S4，获得剪切区域边界BC的正应力σ_BC和切应力τ_BC；

S5，依据边界BC，CA₁，A₁A₂的应力状态，求得超声振动影响系数；

步骤S5的具体步骤如下：

根据步骤S2、S3和S4获得的参数，获得剪切带上的正应力与切应力；

根据正应力与切应力的修正模型获得正应力与切应力与材料应力影响系数的关系式；

根据上述关系式计算求得材料应力影响系数；

正应力与切应力的修正模型分别为：

T_m，T_r，E_u，ε_v分别为材料的融点，室温，超声振动能量密度，应变率，应变；为参考应变率；A为材料的屈服强度，T_v为超声振动辅助加工中剪切区域的温度；B为材料的硬化模量，C为材料的应变率系数，n为材料硬化系数，m为材料的热软化系数，d和e为超声振动对材料流动应力的影响系数。

2.根据权利要求1所述的识别超声振动对材料应力影响系数的方法，其特征在于：步骤S1中，刀具前刀面与切屑接触区域的应力状态如下：

正应力为

切应力为：

其中σ_s为材料的正应力屈服强度；

l_x为目标点到刀具与切屑接触长度终点的之间距离；

τ_s为工件材料的屈服切应力，κ为常数；

l₁为剪切区域与刀具前刀面的接触长度；

l₂为滑移区域与刀具前刀面的接触长度；

μ_s为材料的摩擦系数。

3.根据权利要求2所述的识别超声振动对材料应力影响系数的方法，其特征在于，步骤S2中，边界A₁A₂的正应力σ_A1A2和切应力τ_A1A2的计算过程如下：

S21，根据步骤S1获得的刀具前刀面与切屑接触区域的应力状态，可获得刀具与切屑接触的滑动区域的压应力σ₄和切应力τ₄，

S22，通过对其中σ₄和τ₄进行积分可得F_σ和F_τ，即

S23，根据切屑区域的受力平衡，求得F_τ4和F_σ4；

S24，将边界A₁A₂的法向力与切向力与边界的面积相比，获得σ_A1A2和τ_A1A2，即

其中A₁A₂为边界A₁A₂的长度，b为刀具宽度；

F_σ和F_τ分别为刀具对切屑的滑移区域的正向力和切向力；

F_σ4和F_τ4分别为边界 A₁A₂ 对切屑的滑移区域的正向力与切向力。