【摘 要】
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钛合金因其强度高、密度小、耐腐蚀、耐高温等特点,广泛应用于航空航天、医疗、化工、汽车等领域。随着钛合金的广泛应用,人们对钛合金结构件的加工精度要求也越来越高,因此如何保证钛合金切削加工的高效、精密成为研究热点。然而由于钛合金导热性差等特点,使其变得难以加工,而且现阶段的钛合金制备工艺容易使钛合金内部出现诸如杂质、孔洞、裂纹等结构缺陷,这些缺陷不仅影响材料本身力学性能,而且会影响切削加工稳定性,造成
【基金项目】
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陕西省重点研发计划（2020GY-104）； 西安市科技创新引导项目（Z20180276）；
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钛合金因其强度高、密度小、耐腐蚀、耐高温等特点,广泛应用于航空航天、医疗、化工、汽车等领域。随着钛合金的广泛应用,人们对钛合金结构件的加工精度要求也越来越高,因此如何保证钛合金切削加工的高效、精密成为研究热点。然而由于钛合金导热性差等特点,使其变得难以加工,而且现阶段的钛合金制备工艺容易使钛合金内部出现诸如杂质、孔洞、裂纹等结构缺陷,这些缺陷不仅影响材料本身力学性能,而且会影响切削加工稳定性,造成切削加工过程的困难。本文以孔洞缺陷为例,研究其对钛合金切削加工过程的影响。本文所做的主要研究工作如下:（1）在SHPB实验得到的应力-应变数据以及Li得到的J-C本构模型的基础上,使用蒙特卡洛法对J-C本构模型中的五个参数进行拟合优化。通过拟合优化后的J-C本构模型与SHPB实验拟合度更高,因此优化后的J-C本构模型在不同温度和不同应变率情况下求得应力值可以表征实验所得应力值,为后续建立精确的切削有限元模型提供支撑。（2）建立含孔洞缺陷的切削仿真模型,分别研究分析了不同位置孔洞缺陷和不同大小孔洞缺陷对钛合金切削加工过程中对表面应力分布、表面温度分布、切屑形态以及切削力的影响,并使用Choi-Williams时频分析法对切削力信号进行了时频分析,通过所得频谱图不仅验证不同大小和不同位置缺陷对切削力影响的正确性,并可以通过频谱图判断缺陷所在位置及大小,频谱分析方法可为后续实现加工质量监测系统和判断表面加工质量提供了思路。（3）使用无心车床实验台进行试验,对孔洞缺陷位于切削路径上的情况进行了车削试验,通过试验测得的主轴电机电流值计算得到主切削力值,并与有限元仿真得到的主切削力值进行对比分析,验证了切削仿真的正确性。
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