晚上好，貓咪老師又和大家見面了。由于昨天吹了一晚上上海濕濕的冷風，貓咪老師感覺早上頭漲漲的，到了晚上才有所緩解。不過晚上可是貓咪老師最最最活躍的時間，誰叫貓咪老師素有夜晚的精靈美稱呢（^……^）。

最近老boss讓貓咪老師熟悉一些盾構(gòu)刀片數(shù)值模擬的內(nèi)容，說，小明同學(xué)，你作為我?guī)У牟┦浚軜?gòu)方面的所有內(nèi)容你都要熟悉。當然我們課題組有發(fā)sci的傳統(tǒng)，你要加油加油加油哦，我聽完之后也是real心累。

不過這都是一個數(shù)值模擬學(xué)習(xí)階段成長的過程，貓咪老師的腦子里驟然浮現(xiàn)了大長今的情節(jié)，長今從廚師變?yōu)獒t(yī)生的過程也是經(jīng)歷了非人的磨難，機械與土木本來就是有限元力學(xué)的小孩，都要學(xué)好。今天開始要為大家介紹仿形刀挖土的數(shù)值分析建模思路，由于貓咪老師第一次涉及此領(lǐng)域，所以有不足之處希望大家指教。

仿形刀挖土該如何通過有限元來實現(xiàn)呢，首先我想到了金屬切削的案例，如果把金屬片材料的性質(zhì)換成土體，不是就可以了嗎。于是乎，貓咪老師嘔心瀝血查了許多資料，試了多次終于得到以下結(jié)果：

建模要點如下：

要點1：在Part模塊中，將刀片創(chuàng)建為解析剛體（Analytical body）。解析剛體的作用就是不能發(fā)生變形，沒有應(yīng)力（剛度近似于無限的這樣一種存在）。

要點2：在材料的屬性那一欄里，除了常規(guī)的密度、彈性、塑性的定義。由于金屬構(gòu)件是被剪壞的，所以需要增加其剪切破壞與延性參數(shù)。當然，貓咪老師猜想由于金屬切削在熱熔的情況下才能完成，所以需要增加與溫度有關(guān)的一些參數(shù)的設(shè)置，比如膨脹、導(dǎo)熱等。

要點3：Assembly模塊沒有多大花頭，這里要注意兩點，一是大變形設(shè)置、換算整個過程完成的時間、還有大名鼎鼎的ALE自適應(yīng)網(wǎng)格算法。自適應(yīng)網(wǎng)格在許多方面都應(yīng)用非常廣泛，我用下來的理解是，自適應(yīng)算法可以將有限元的網(wǎng)格“剪破”。適應(yīng)某種大變形的存在。

要點4：當然重重之重的還是接觸模塊，貓咪老師認為做有限元分析中接觸模塊最不容易操作，錯一處，結(jié)果就不容易收斂。首先來說一下接觸屬性的設(shè)置，也就是刀片與金屬片的面面接觸，需要定義法向與切向?qū)傩裕蠄D：

約束屬性中需要定義刀片的性質(zhì)，一個是解析剛體作用面的方向，另一個是參考點的選取，這樣刀片在約束屬性的定義下完全變成了剛體，上圖：

要點5：載荷模塊中，需要定義刀片的切削速率。（方向不要搞錯哦！）

                                         這 樣一個簡單的刀片切削的案例就大功告成。做出來的效果還可以看看。

上述案例是貓咪老師基于網(wǎng)上材料的再創(chuàng)作，也是花了一番心血的。喜歡貓咪老師的可以關(guān)注公眾號或掃描貓咪老師的個人二維碼取得聯(lián)系。請注明聯(lián)系內(nèi)容，視具體情況添加，謝謝！

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