[发明专利]一种断续冲击载荷作用下的高速铣刀波动力学损伤识别方法

摘要

本发明公开了一种断续冲击载荷作用下的高速铣刀波动力学损伤识别方法，其技术要点在于由以下步骤构成：一、建立高速铣刀瞬态切削力模型和质点动力学方程；二、建立高速铣刀应力波的波动方程；三、求解高速铣刀应力波衰减应力值和衰减率；四、识别高速铣刀波动力学损伤。本发明可揭示出高速铣刀宏介观结构域之间的内在联系，识别出铣刀局部宏介观损伤，可确定高速铣刀的高频应力波汇集区域，并对其进行跨尺度关联分析，结合分子动力学仿真，识别出高速铣刀易发生损伤部位及介观尺度下损伤的类型，重点解决了高速、断续冲击载荷作用下铣刀组件潜在的损伤位置与损伤类型识别问题，同时也解决了高速铣刀波动力学损伤多尺度演变问题。

主权项

1.一种断续冲击作用下的高速铣刀波动力学损伤识别方法，其特征在于由以下步骤构成：一、建立高速铣刀瞬态切削力模型和质点动力学方程根据铣刀切削工艺参数、铣刀结构参数、铣刀组件材料参数，获取铣刀瞬态切削力波形满足式(1)：式(1)中，p为作用于刀齿的单位切削层面积上的切削力，fz为每齿进给量，ap为轴向铣削深度，Fi(t)为第i个刀齿瞬态切削力，为随时间变化的刀齿瞬时位置角，m为参与切削的刀齿数量，F(t)为m个刀齿的瞬态切削力，t为时间，利用铣刀质点运动微分方程表征其局部结构的动力响应，质点动力学方程满足式(2)： ∂ 2 u ∂ t 2 = T ρ ∂ 2 u ∂ x 2 + F i ( x , t ) ρ - - - ( 2 ) ]]>式(2)中，u为组件内质点相对位移，T为弦内张力，ρ为弦线密度，x为波阵面随时间变化的空间位置，Fi(x,t)为刀齿瞬态切削力在横向振动的激励；式(2)中，质点运动特征值为质点的位置u(x,t)和质点运动速度v的方程为： v = ∂ u ( x , t ) ∂ t - - - ( 3 ) ]]>二、建立高速铣刀应力波的波动方程利用铣刀结构变化矩阵、铣刀组件材料本构关系、铣刀组件质点相对运动，构建铣刀组件内应力波的波动方程，首先根据铣刀结构将其简化为轴对称结构，获得运动平衡方程为： ρ 0 A ( x ) ∂ v ∂ t - A ( x ) ∂ σ ∂ x = σ d A ( x ) d x - - - ( 4 ) ]]>将材料本构关系定义为：σ＝Eε (5)采用式(4)、式(5)，并根据牛顿第二定律，建立高速铣刀波动方程为 c 0 2 ∂ 2 u

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