基于ABAQUS的高速切削切屑形成过程的有限元模拟
基于有限元分析软件ABAQUS的Johnson-Cook材料模型以及断裂准则模拟高速切削淬硬钢锯齿状切屑形态,并讨论刀具前角和锯齿状切屑形态对切削力的影响。研究表明仿真结果和试验结果是一致的,文中介绍的有限元模拟方法可以准确地模拟并预测高速切削淬硬钢时的切屑形成过程。刀4有限元模拟及试验结果将有限元模拟仿真预测的切屑形态与试验结果进行比较,如图2、图3、图4所示。预测的切屑形态结果以积分点处等效塑性应变( equivalent plastic strain,PEEQ)的形式显示。由图中可以看出,有限元预测的切屑形态与试验结果非常接近。图中PEEQ的最大值随刀具前角从-10°改变到10而逐渐减小,说明主剪切(a)锯齿状切屑显微照片(b)锯齿状切屑形态有限元模拟结果区内的切屑变形也随刀具前角的增大而减小。刀具前(a) A micrograph of(b) fe simulation result of serrated角对切屑形态有重要影响,当使用负前角时容易形成serrated chipchip morphology锯齿状切屑。图4锯齿状切屑形态有限元模拟仿真与试验结果的对比(Fig 4 Comparison between experimentally and numerically obtained80.70.6hI号0.5H总0.4(a)锯齿状切屑显微照片(b)锯齿状切屑形态有限元模拟结果(a)a micrograph of(b)fe simulation result of serrated肥0.2●试验结果 Experimental resulserrated chipch0:→摸拟结果 Simulation result图2锯齿状切屑形态有限元模拟仿真与试验结果的对比(yo=-10)1010Fig 2 Comparison between experimentally and numerically obtained刀具前角 Tool rake angle(°)chip morphology (Yo =-10)图5不同刀具前角条件下的锯齿化程度Fig 5 Sawtooth degree under different tool rake angles4000003600320.l6000012000(a)锯齿状切屑显微照片(b)锯齿状切屑形态有限元模拟结果4000(a)A microgram(b)FE simulation result of serrated0.000.050.100.150.20serrated chchip morphology时间Time×103/s图3锯齿状切屑形态有限元模拟仿真与图6锯齿状切屑形成时的切削力波动(y6=-10)试验结果的对比(y0=0)Fig 6 Efect of tool angle on the cutting force(%o =-10Fig 3 Comparison between experimentally and numerically obtained加而逐渐降低。刀具前角对切削力也有很大影响,如图6、图7和图8所示,平均切削力F的值随着刀具刀前通常使用锯齿化程度C9表示锯齿状切屑变形和角的增加而逐渐降低。切屑形态。Gs的定义如下Gs =(H-h,)/h(4)5结论Gs的测量方法如图2所示,Gs与刀具前角之间的关系本文的目的在于预测高速切削过程中的切屑形如图5图5说明模拟结果与试验结果符合很好,当切态。使用适合高速变形条件的 Johnson-Cook材料模削速度和进给量一定时,锯齿化程度随刀具前角的增型、断裂准则和 ABAQUS有限元软件,模拟并测量高速0.80LIU Zhan Qiang, WAN Yi, AI Xing. Cutting forces in High Speed Milling[J]. China Mechanical Engineering, 2003, 14(9): 734-737( In Chix0.60[2]Kishawy H A. An experimental evaluation of cutting temperature duringhigh speed machining of hardened D2 tool steel[ J]. Machining Science0.40and Technology, 2002, 6(1): 67-79[3]刘战强,艾兴.高速切削刀具磨损表面形态研究[门摩擦学学〓0.20报,2002,22(6):468-471RLIU Zhan Qiang, Al Xing. Wear characteristics of cutting tools in high尽0speed machining[J]. Tribology, 2002, 22(6): 468-471( In Chinese)0.000.050.100.150.20[4]赵文祥,龙震海,王西彬,等.高速切削超高强度钢时次表面层时间 Time x103/s的组织特性研究[J.航空材料学报,200,25(4):2025图7锯齿状切屑形成时的切削力波动(y0=0)ZHAO Wen Xiang, LONG ZhenHai, WANG XiBin, et al. Study on theFig7 Effect of tool angle on the cutting force(yo =00)metallurgical structure characters of sub-surface layer of ultra-high strength0.80alloy steel in high speed milling condition[J]. Joumal of Aeronautical MEterials, 2005, 25(4): 20-25( In Chinese)[5] Sung H R, Soo-Ik 0. Prediction of serrated chip formation in metal cutting0.60process with new flow stress model for AISI 1045 steellJ]. Joumal of Ma-terials Processing Technology, 2006,171: 417-4220.40[6】赵军,孟辉,王素玉,等.高速切削锯齿状切屑的有限元模拟[.工具技术,2005,39(1):29-310.20ZHAO Jun, MENG Hui, WANG SuYu, et al. Finite element simulatinganalysis of serrated chip formation in high speed cutting[J]. Tool Engi-0ing,2005,39(1):29-31( In Chinese)早0.000050.100.150.20时间 Time x103/s[7]Christian H, Svendsen B. Simmlation of chip formation during high-speed图8锯齿状切屑形成时的切削力波动(=10)cutting[ J]. Joumal of Materials Processing Technology, 2007, 186: 66Fig8 Effect of tool angle on the cutting force(%o = 100)[8] Klocke F, Raedt H W, Hoppe S. 2D-deform simulation of the orthogonal切削AISI4340钢过程中不同刀具前角条件下的切屑high speed cutting process[]. Machining Science and Technology, 2001形态和切削力,讨论刀具前角和切屑形态对切削力的5(3):323-340.影响。研究结果表明,模拟结果与试验结果能很好地9)]shkH,AbeE, Sahm a. Material aspects of chip formation in HSC相符。因此,本文使用的有限元模拟方法可以准确预machining[ J]. Amals of the CIRP- Manufacturing Technology, 2001, 50(1)测高速切削淬硬钢时切屑形成过程。参考文献( References)[1]刘战强,万熠,艾兴.高速铣削中切削力的研究[J.中国机械工程,2003,14(9):734-737.
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ISO 11898-3 中文
ISO 11898-3-2006道路车辆—控制器区域网络（CAN）—第三部分：低速，容错，媒体专用接口前ISO(国际标准化组织)是一个世界性的国际化标准组织(ISO成员团体)。制定国际标准的工作通常是由ISO技术委员会来完成的。何一个对已绎成立的技术委员会感兴趣的成员机构都有权派代表参加该委员会。与ISO有关的国际组织,政府和非政府国际标准化组织,也可参加有关的工作。ISO在电工技术标准化的所有事项中都与国际电T委员会(IEC)有密切的合作国际标准是根据 ISO/IEC法规、第2部分屮给出的法规进行起草的。技术委员会的主要工作为制定国际标准。经过技术委员公通过的国际标准草案都会分发给各成员团体进行投票。国际标准需要经过至少75%的各成员机构的投票审批之后才能够出版发行。文件中的一些元素可能会是属于某项专利,这一点需要引起注意。ISO没有鉴别这些专利的义务。ISO11898-3是山 ISO/TC22,道路车辆,SC3小组委员会,电器及电子设备技术委员会起草的取消第一版的ISO11898-3,并使用在技术上口经经过修订的ISO11519-2:1994将其替代ISO118%8包含以下的部分,在道路车辆的总标题之下一控制器区域网络CAN部分1:数据伡层和物理信号。部分2:高速媒体访问单元一部分3:低速,容错,媒体专川接口。一部分4:通信的时间触发部分5:低功耗模式下的高速媒体访问单元介绍ISO11898第一次发表是在1993年11月,包括控制器局域网(CAN)数据链层以及高速物理层。在对IsO11898审查和调整中:IsO11898-1描述了数据链层的协议以及媒体访问的控制ISO11898-2对高速的媒体访问单元(MAU)以及媒体专用接口(MDI)进行了规定取消ISO11898-1:2003以及ISO11898-2:2003,取代ISO11898:1993。除了高速CAN之外,最初由ISO115192所包含的低速CAN的发展,获得了诸如容错技术的新的方式。ISO11898部分的主题为对获得此窄错技术的必要条件以及容错本身的规范进行定义和描述。特別是对媒体专用接口和媒体访问控制的部分进行描述。道路车辆-控制器区域网络(CAN)部分3:低速,容错,媒体专用接口1范围此IsSO11898部分制定了在之间安装有控制器区域网终(CAN)的道路车辆的电子控制单元在40 kBit/s到125 kBit/s的传输率之间建立一个交换数字信息的特性。CAN是一个支持分布式控制和多路控制的串行逦信协议。此ISO11898部分介绍了低速CAN应用中的容错方式,以及符合 ISO/OSⅠ分层模型的物理层部分。此ISO11898部分包含以下的物理层部分:一媒体相关接口(MDⅠ)—物理媒体链接(PMA)。另外,此ISO11898部分也对物坦层部分的信号(PLS)以及媒体部分的接入控制(MAC)的定义有一定的影响。在OSI模型中的所有的其他层,既不在CAN协议之内与之匹配以及也不作为用户电平的一部分,也不会影响低速CAN物理层的容错行为,因此不能够构成此ISO11898的一部分。2术语和定义出于使用此文档的目的,使用下列术语和定义。2.1总线所有的儿点都达到了被动链接的允许在两个方向传输的通信网终的布局结构2.2总线故障由诸如屮断,短路等所引起的一个物理总线机能失常的故障。2.3总线值两个互补的逻辑值的其中的显性和隐性。注释:显性值代表一个逻辑“0”隐性值代表一个逻辑“1”。在显性和隐性位同时传输时,所导致的总线值应该为显性。2.4总线电压相对于地面的每个CAN节点的总线电路CANL和CANH的电压。注释: VCAN L和VcANⅡ表示总线电压。差分电压diffCANH和CANL线之间所能看到的电压。注释:Vd=VCAN IIVCAN L2.无故障通信不丢失信息的操作模式。2.7谷错在指定的至少有一个性能下降的总线故障条件下运行的能力。例如:减少信号的信噪比2.8收发器的循环时间延迟从施加一个逻辑信号到收发器逻辑一侧的输入口到收发器逻辑一侧的输出口检测到此信号的延时时间。2低功耗模式降低功耗的工作模式。注释:低功耗模式下不干扰其他节点之间的通信2.10节点链接到通信线路,能够根据给定的通信协议规范通过网终进行父换的组装点。2.11普通模式在网终通信中积极参与(发送和/或接收)的收发器的工作模式2.12T作电容有一个或多个节点能够检测到链接器的总线线路的总电容,受媒体的布局结构和物理介质的影响13物理层实现ECU与总线之间进行连接的电路。2.14物理介质(总线的)成对的电线,平行或双绞线,屏蔽或非屏蔽注释:单个电线,可表示为CANH和CANL。2.15接收器用其将信息转换成逻辑信息或数据信号的物理信号的转换设备2.16发射器将逻辑信息或数据信号转换为电信号,使这些信号能够通过被物理介质进行传输的设备2.17收发器适用于物理层的逻辑信号设各,反之亦然。3缩略语ACK应答CAN控制器区域网终RC循环冗余校验CSMA载波侦听多路访问DC数据长度码ECU电子控制单元EOF结束帧FCE故障本质的界定IC集成电路LAN局域网LLC逻辑链路控制LME层管理实体LPDU LLO协议数据单元SB最低有效位LSDU LLO服务数据单元LS-MAU低速媒体访问单元MAC媒体访问控制MAU媒体访问单元MDI媒体独立接口MPDU MAC协议数据单元MSB最高有效位MSDU MAC服务数据单元NRZ不会返回到零OSI开放式链接系统PL物理层PLS物理层信号PMA物埋介质附属物RTR远程传输请求SOF帧头4OSI参考模型根据在图1中所显示的OSI参考模型,CAN架构代表两层:一数据链路层;物理层。此部分对一个具有容错的低速的CAN收发器的物理层的进行了介绍。只给出了些对数据链层的影响。0SI参考模CAN架构层绍蚊据链层LLCMAC数据链物理物理层MAMDI图1OSl参考模型CAN分层架构5MD规范5.1物理媒休51.1一般说明用来对CAN散播进行传输的物理介质应为一对并行(或双绞线)的线,屏蔽或非屏蔽取决于EMC的要求。分别对线进行标记为CANH和CANL。在显性状态,CANL的电平低于隐性状态时的电平,CANH电平高于隐性状态时的电平。5.1.2总线连接节点CANH和CANL两线的终止端为一个能够被各自的节点识别的终端网络。每条线的总终端电阻应高于或等于1009。但是,由于电阻制造商的限制,指定节点的终端的电阻值不应该低于5009。代表隐性状态的CANL连接到Vc,CANI连接到CANI。图2显示了一个指定总线节点的通用连接法。RTLCAN LCAN HRIH题解a可选图2-个单一总线节点的连接在图2中,终端电阻可选。这意味着,如果适当的满足整体终端的要求,在特定的条件下并不是所有的节点都需要一个独立的终端。51.3工作电容下列规程适用于一个一般用于汽车应用的简单的连线方式。他由一对如在5.1.4中描述的布局式连接的双绞铜线构成。下列在图3和4中所示的基木模型可用于计算ROP题角a驱动器。b连线图3-总线替代电路2C.12CAN H○cANL题解:a对称轴b地线图4参考网络长度1的工作电容使用公式1来对操作电容进行计算CoP=I(C+2C12)+ n Cnode +k Cplug这里CoP工作电容;C线与地线之间的电容参照电线长度单位为米(m)C12两线(假设为对称的)之间的电容参照电线长度单位为米(m)Cmod来自总线侧的一个附加总线节点的电谷;pug一个连接插头的电容;1整个网络电缆长度;n节点的数量k插头数量例子:参考关于下述示范网络的总网络电缆长度的一个典型的操作电容的值,可有下式得出(C+2C12)=120[pF/m514介质时序所允许的最大工作电谷受到诸如下列网络固有参数的限制:一总终端电阻 rterm;布线类型和布局一通信速率一采样点的电压阀值;接地漂移,等等下面的公式提供了个计算最大允许工作电容的计算方法:
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