摩擦模型的建立

金属切削过程中,由于高应力、高应变率和高温导致了刀具与切屑之间的摩擦不再是单纯的滑动摩擦,其中切屑与前刀面间有部分已经完全粘着,形成切削内部的剪切分离,因此成为了内摩擦,摩擦力成为了常数。由于滑动摩擦与内摩擦的分布、大小不容易确定,所以在本研究中采用了罚函数处理滑动库伦摩擦方法,并增大了滑动摩擦系数,以此来模拟刀具与切屑之间的摩擦状态。

有限元模型中的摩擦模型是将刀具一切屑的相互作用，看成是一个变形体(切屑)与一个刚性面(刀具前刀面)之间的相互作用。当任何一个切屑表面上的节点与刀具前刀面之间的距离等于0时，引入一个表面之间的相互作用计算，采用拉格朗日乘式增强运动约束。通过这个约束来防止变形体穿透进入刚性面。接触面上的正应力通过切屑的变形计算得到。摩擦应力则通过规定的摩擦应力和正应力的关系来计算。

基于关系式(3. 1)的双参数摩擦模型被用于有限元模型。刀具一切屑接触面有两

个不同的摩擦区:滑动摩擦区和粘结摩擦区。滑动摩擦区的摩擦应力与局部正应力

成比例，而粘结摩擦区的摩擦应力则保持常数。