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1、試驗(yàn)研究現(xiàn)代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2016年第7期基于ANSYS的內(nèi)冷刀具流熱固耦合分析(下)+杜宏益1，何林1，趙先鋒1，杜紅星2，陳宗毅1，賈德碩1(1貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，貴陽550025；2河南中鴻集團(tuán)煤化有限公司，平頂山467045)中圖分類號(hào)：TP391．7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：167lql33(2016)07—0022珈2DOI：10．16731／j．cnki．1671—3133．2016．07．005同上所述，采用ANSYS進(jìn)行流熱固耦合分析，得到各內(nèi)冷刀具模型的最高溫度如圖14所示，最大等效應(yīng)力如圖15所示。圖12內(nèi)冷刀具
2、模型4仿真等效應(yīng)力(MPa)圖13改進(jìn)型內(nèi)冷刀具冷卻孔位置10_-芝剖9贍碴鑒8R7a圖14bCdefgh1進(jìn)13I下各內(nèi)冷刀具模型進(jìn)口I下各內(nèi)冷刀具仿真溫度+國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51265005)2262abCdefgh進(jìn)13I下各內(nèi)冷刀具模型圖15進(jìn)口I下各內(nèi)冷刀具仿真最大等效應(yīng)力分析圖14時(shí)發(fā)現(xiàn)，出15位置越遠(yuǎn)離主切削刃，降溫效果越差，而刀具最大等效應(yīng)力越小，可其中模型a、b、d和e的等效應(yīng)力超出硬質(zhì)合金強(qiáng)度極限要求，為不合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且在其余模型中，模型g的刀具最高溫度最低為789．77℃，但高于模型4刀具最高溫度，因此，模型4的冷卻效果最好。3冷卻參數(shù)對比分析在不同溫度、不
3、同進(jìn)口流速穢．的冷卻條件下，對刀具模型4加載上述邊界條件，進(jìn)行流熱固耦合分析，得到各刀具模型的最高溫度如圖16所示、最大等效應(yīng)力如圖17所示。分析圖16時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著乳液溫度的降低、流速的增大，刀具溫度呈減小趨勢；且在同一進(jìn)口速度下，乳液溫度每減小10。C，刀具仿真最高溫度對應(yīng)減少10。(2；而在同一溫度下，乳液流速由2m／s遞增至4m／s過程中，刀具仿真最高溫度變化很小，由4m／s遞增至6m／s過程中，刀具仿真最高溫度對應(yīng)減少5。C左右。分析圖17時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著乳液流速的增大，刀具等效應(yīng)訂山苫＼{O_【×式型蓑涉≮堪斌R杜宏益，等：基于ANSYS的內(nèi)冷刀具流熱固耦合分析2016年第7期力大致
4、呈減小趨勢；并在同一進(jìn)口速度下，乳液溫度由20。C降至0℃過程中，刀具仿真最大等效應(yīng)力相應(yīng)有所增大，但還滿足強(qiáng)度極限要求；而在同一溫度下，乳液流速由2m／s遞增至6m／s過程中，刀具仿真最大等效應(yīng)力相應(yīng)有所減少，但不同溫度下的等效應(yīng)力減少快慢程度各異，因此，相比之下，此種乳液流速取6m／s、溫度取0℃時(shí)，刀具最高溫度最低，為646．01℃，其最大等效應(yīng)力為2848．4MPa，此時(shí)該內(nèi)冷刀具的冷卻效果相對較好，且在該條件下，模型4的溫度場和應(yīng)力場分別如圖18、圖19所示。9＼婪贈(zèng)鍵珂荽瓊R內(nèi)冷刀具進(jìn)13流速／(1"1"1．S1)圖16不同冷卻參數(shù)下刀具仿真溫度O，{0C10℃■≮芝／＼：I／
5、_內(nèi)冷刀具進(jìn)13流速／(m·S1)圖17不同冷卻參數(shù)下刀具仿真最大等效應(yīng)力圖18優(yōu)選參數(shù)下模型4仿真溫度(℃)圖19優(yōu)選參數(shù)下模型4仿真等效應(yīng)力(MPa)得到模型4的最大等效應(yīng)力最小，冷卻效果最好，刀具溫度降低了37．186％。針對優(yōu)選內(nèi)冷刀具模型4，采用不同冷卻參數(shù)進(jìn)行耦合分析，發(fā)現(xiàn)在乳液流速為6m／s、溫度為o℃時(shí)，刀具最高溫度為646．01℃，其最大等效應(yīng)力為2848．4MPa，此時(shí)該內(nèi)冷刀具的冷卻效果最好。此方法下，可針對其他刀具模型并在其他冷卻參數(shù)下進(jìn)一步分析。參考文獻(xiàn)：[1]鄒林濤．低溫MQL流體動(dòng)力學(xué)分析及冷卻潤滑性能研究[D]．山東：山東大學(xué)，2013．f2]吳澤．微織構(gòu)自
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