切削問題比較復雜，如金屬材料高速切削過程中會經歷彈性、塑性、損傷到失效階段，材料機械性能也伴有升溫軟化、應變硬化、應變率強化等改變，是典型非線性熱-固耦合問題，CAE仿真為切削問題提供了一種高效、準確的計算手段。通過仿真可以方便地得到切削力、切削溫度、刀具磨損、加工顫振等指標數據，從而幫助完成提高加工精度、優化刀具等工作。

從計算力學的角度，切削仿真大致可以分為拉格朗日法、歐拉法、無網格法等。拉格朗日法是處理連續介質力學的經典有限元方法，現代的拉格朗日法也通過結合ALE、XFEM、單元剛度折減等技術手段來解決大變形、材料失效問題；歐拉法是計算流體力學的常用方法，也可用于固體力學中的大變形問題；無網格法包括SPH、DEM等，SPH方法也常用于切削過程中的大變形仿真。

ALE

CEL

SPH

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高速銑削仿真

1、材料參數定義

通用參數：

1. 材料密度

材料機械性能參數：

1. 彈塑性階段（沒有損傷）

2. 初始損傷準則（損傷起始）

3. 損傷演化準則（剛度折減-材料失效）

材料熱力學性能參數：

1. 導熱系數

2. 線膨脹系數

3. 比熱容

4. 非彈性變形能耗散比

材料使用的是合金結構鋼20NiCrMo5，塑性階段我使用了J-C模型。

2、網格與單元

網格劃分要足夠細才會有切屑，刀具切削區域局部加密防止接觸穿透，單元類型選擇熱-位移耦合單元，要定義單元刪除和狀態輸出。

3、仿真結果

應力

溫度

等效塑性應變與切削力曲線

下期文章提供切削inp文件下載

鋁合金切削（未考慮溫度）

合金鋼切削（考慮溫度）