(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111395965.1 (22)申请日 2021.11.23 (71)申请人 东华大学 地址 201620 上海市松江区人民北路2 999 号 (72)发明人 李蓓智　杨建国　沈守国　 (74)专利代理 机构 北京金智普华知识产权代理 有限公司 1 1401 代理人 张晓博 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G16C 60/00(2019.01) G16C 10/00(2019.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种微细磨削残余应力计算方法、 系统、 设 备及终端 (57)摘要 本发明属于微细磨削技术领域， 公开了一种 微细磨削残余应力计算方法、 系统、 设备及终端， 确定微细磨削等效力热移动载荷； 微细磨削等效 力热移动载荷是指沿磨削方向且以工件速度移 动的若干个微观力载荷和单一宏观热载荷； 通过 若干个微观力载荷产生的内应力和单一宏观热 载荷产生的内应力叠加， 计算得到微细磨削等效 力热载荷作用下工件内的应力； 在微细磨削等效 力热移动载荷作用下， 采用弹塑性接触力学中关 于增量和卸载的理论， 计算得到微细磨削等效力 热载荷作用下工件内的残余应力。 本发明提供的 基于微细磨削等效力热移动载荷的微细磨削残 余应力计算方法， 能够实现对微细磨削残余应力 的有效计算， 可以为微细磨削残 余应力的定量分 析提供工具。 权利要求书6页 说明书14页 附图1页 CN 114091262 A 2022.02.25 CN 114091262 A 1.一种微细磨削残余应力计算方法， 其特征在于， 所述微细磨削残余应力计算方法包 括以下步骤： 步骤一， 确定微细磨削等效力热移动载荷； 步骤二， 计算 微细磨削等效力热 载荷作用下工件内应力； 步骤三， 计算 微细磨削等效力热 载荷作用下工件内的残余应力。 2.如权利要求1所述微细磨削残余应力计算方法， 其特征在于， 步骤一中， 所述微细磨 削等效力热移动载荷是指沿磨削方向且以工件速度移动的若干个微观力载荷和单一宏观 热载荷； 所述微观力载荷指单颗磨粒 的磨削力， 所述宏观热载荷指砂轮和工件接触产生的 磨削热； 各个微观力载荷间保持一定距离， 使载荷 在工件内产生的应力区域 不发生叠加。 3.如权利要求1所述微细磨削残余应力计算方法， 其特征在于， 步骤一中， 所述确定微 细磨削等效力热移动载荷， 包括： (1)确定微观力载荷的分布 微观力载荷法向和 切向分布分别为pg(s)和qg(s)， 且有： 式中， lg为单颗磨粒的接触长度， 是磨粒半径、 磨损平面长度和未变 形切屑厚度的函数， 取 单颗磨粒的法向载荷 密度和切向载荷 密度pg0和qg0由下式求出： (2)确定宏观热 载荷分布 式中， q0＝Ftvs/lcw； (3)确定微观力载荷个数 微观力载荷的个数由下式计算： nload＝(lc/l0)((vs+vw)/vw)。 4.如权利要求1所述微细磨削残余应力计算方法， 其特征在于， 步骤二中， 所述计算微 细磨削等效力热 载荷作用下工件内的应力， 包括： 对由微细磨削等效力热载荷中微观力载荷产生的应力分量和宏观热载荷产生的应力 分量分别进行计算后， 将两者叠加最终 获得微细磨削等效力热 载荷作用下工件内应力； (1)微细磨削等效力热 载荷作用下微观力载荷 在工件内产生的应力分析权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114091262 A 2对法向和切向点载荷作用下应力分布的Boussinesq解在接触区域上进行积分可得到 在微观力载荷作用下工件中的应力分布， 因此微细磨削等效力热移动载荷作用下， 第k个微 观力载荷加载在P点处产生的各应力分量由下式计算： 式中， pg(k,s)和qg(k,s)分别为第k个法向微观力载荷和 切向微观力载荷分布； (2)微细磨削等效力热移动载荷作用下 热载荷在工件内产生的应力分析 微细磨削等效力热移动载荷作用下的热载荷引起的应力， 根据Duhamel相似定理求解； 同时结合体积力、 表面力和静水压力的热应力叠加计算总的热应力； (3)微细磨削等效力热移动载荷作用下的工件应力分析 在微细磨削等效力热移动载荷中第 k个微观力载荷和热载荷共同作用产生的应力表示 为： 式中， σxxR(k‑1,x,z)和σyyR(k‑1,x,z)分别为微细磨削等效力热移动载荷中k ‑1个微观 力载荷卸 载后工件内P点处的磨削方向x向和垂直磨削方向y向的残余应力； 由于工件在磨 削前进行去应力热处 理， 因此对于第1个载荷加载 前的残余应力认为是0 。 5.如权利要求4所述微细磨削残余应力计算方法， 其特征在于， 步骤(2)中， 所述微细磨 削等效力热移动载荷作用下 热载荷在工件内产生的应力分析， 包括： ①体积力产生的应力分量 在工件坐标系XwOwZw下， 通过构建的基于双绝热边界假设的磨削温度计算模型得到工 件内P点的磨削温度T， 则该点温度引起的体积力分量XT和ZT由下式表示： 由体积力产生的热应力分量由下式表示：权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114091262 A 3