基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究

JC漸進損傷本構是研究切削中的重要本構模型,主要包括材料硬化和損傷兩部分:其中,原始JC的硬化部分本構為;

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖1

材料屈服應力的硬化解耦為三部分獨立的效應:應變硬化、應變率硬化以及熱軟化。多數學者針對該部分本構進行修正,比如考慮再結晶的應變軟化,如下式,

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖2
基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖3

當材料發生損傷時,滿足以下式子:

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖4

損傷起始的判定如下:

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖5

當滿足

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖6

時,材料進入損傷狀態,開始進行損傷演化。

損傷演化規律分為多種,其中基于失效位移的線性演化形式如下:

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖7

采用應力回退法編寫公式2的JC損傷彈塑性Vumat子程序,程序原理如下圖所示

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖8

得到計算結果如下圖所示

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖9
基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖10

可以看到計算中有穩定的切削生成,提取單元的應力應變曲線如下所示:

基于Vumat的修正JC本構模型的切削研究的圖11

圖中可以看出該程序很好的實現了單元在大應變時出現的軟化效果。

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