[发明专利]一种元胞自动机模拟铣刀片切削中温度变化的方法

摘要

本发明涉及一种元胞自动机模拟铣刀片切削中温度变化的方法，具体涉及力学模型应用领域，具体包括如下步骤：步骤一，对铣刀片长度和宽度进行测量，获取长宽数据；步骤二，建立元胞自动机模型，根据铣刀片的长宽数据，在模型中划分与长宽数据对应大小的离散网格，定义二维元胞空间；步骤三，选取VonNeumann邻居模块作为元胞自动机的邻居模型。本发明通过结合当前比较前沿的元胞自动机组织理论，把元胞自动机与铣刀片在工作过程中的温度变化情况有机的结合在一起，进行基于元胞自动机模型的铣刀片温度变化模拟，采用该种方法进行铣刀片的温度测量，动态性强，对被测刀片的温度分布无影响，误差低。

主权项

1.一种元胞自动机模拟铣刀片切削中温度变化的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一，对铣刀片长度和宽度进行测量，获取长宽数据；步骤二，建立元胞自动机模型，根据铣刀片的长宽数据，在模型中划分与长宽数据对应大小的离散网格，定义二维元胞空间；步骤三，选取VonNeumann邻居模块作为元胞自动机的邻居模型，通过VonNeumann型邻居模型,定义每个元胞的邻居元胞为最靠近该元胞的四个元胞；步骤四，将铣刀片离散分成16*16等份，再将二维元胞空间离散分成16*16等份对应，每个元胞代表的实际尺寸为铣刀片的1/16，在划分刀片网格类型时，将网格类型定义为四方网格，单个四方网格代表一个元胞，其每个元胞中心的坐标代表了该元胞，该点温度代表整个元胞的平均温度，表示整个元胞的状态；步骤五，获取铣刀片温度场在时间和空间上的分布，表示为：T＝T(x,y,z,t)；对于温度升高t，元胞自动机规则表示为：其中：C为中心元胞，k为邻居元胞，p为元胞自动机演化的时刻，p+1代表下一演化时刻，采用有限公差分法求解元胞自动机算法的温度场函数，将连续的求解域离散为不连续的点域，形成离散网格；步骤六，在模型中取均匀的单元格步长，网格步长分别为根据二维各向同性，无内热源的非稳态热传导微分方程，利用中心差分法，获取：步骤七，根据传热密度函数及热源的推导，计算表面受热密度函数：其中，a为铣刀片材料的导温系数，c为铣刀片的比热，p为刀片材料的密度，配合误差函数，对铣刀片在环境温度下的受热密度函数进行获取，计算热源值；步骤八，划分元胞单元时，推导元胞自动机温度演化规则，根据Δx＝Δy和上述公式，获取元胞在和空气对流换热条件下的温度传递公式：通过中心元胞的温度值和邻居元胞的温度值得到下一时刻该元胞的温度；步骤九，通过步骤七获取的热源值θ，设定元胞自动机模型零时刻初始值，完成初始条件和边界条件，根据上述步骤和公式进行运算，获取铣刀片在切削过程中的温度变化数据。