LS-DYNA中SPH金屬切削分析的案例
LS-DYNA中FEM-SPH熱力耦合金屬削切模擬 ￥15
LS-DYNA中FEM-SPH熱力耦合金屬削切模擬
基于workbench中ls-dyna金屬切削仿真分析 ￥39
基于workbench中ls-dyna金屬切削仿真分析
金屬加工切削時ls-dyna的一大應用，但是繁瑣的命令方式和關鍵字，使不少的初學者望而卻步，而Ansys Workbench集成了ls-dyna之后極大的方便了ANSYS用戶的使用。可以讓熟悉workbench軟件操作界面的從業者對于顯示動力學分析使用的更加方便，使ANSYS愛好者更加靈活的模擬跌落分析、大變形或顯示動力學相關的實例，另外對于專業的ls-dyna從業者也可以進行模型的前處理和部分邊界條件的設置，極大的方便了操作過程（公眾號：CAE_ANSYS，郵箱fwz0703@163.com）。
本實例主要講解了金屬切削平面的加工過程，主要包括以下幾個方面
1.問題描述
刀具以水平運動，切削金屬，將表面的一層去除，ls-dyna模擬切削金屬的過程，可以查看其變形和應力情況，另外能夠查看其切屑的狀態
2.材料設置
切削運動，考慮刀具為剛性體，工件為塑性體，設置相應的材料和破壞強度
3.模型建立
在Dm中建立相應的工件和刀具，進行后續的仿真分析
4.網格劃分
本實例采用的是4邊形網格劃分，相對簡單，需要注意的是工件網格盡可能的加密這樣才能更好的模擬材料去除的特性
5.邊界設置
設置刀具為平移運動，工件固定
6結果查看
提取相應結果，過去切削和運動特性相關的變形，應力等結果（公眾號：CAE_ANSYS，郵箱fwz0703@163.com）。
展開 LS-DYNA應用——金屬切削/打孔 FEM-SPH 模型 ￥50
<p>本案例為鋁合金板切削與打孔算例。</p><p>刀具為剛體，采用FEM建模，鋁合金材料為JC模型，采用SPH建模。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202507/attachment/eacf334e2a5344d58330cacd8a1f6891.gif" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202507/attachment/eacf334e2a5344d58330cacd8a1f6891.gif" style="" width="649" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202507/attachment/eacf334e2a5344d58330cacd8a1f6891.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202507/attachment/eacf334e2a5344d58330cacd8a1f6891.gif?
展開 利用LS/DYNA中的SPH法進行旋轉刀具切削模擬
2、模型介紹
模型分為兩部分考慮：對于切削層區域，切削過程中會材料發生劇烈變形形成切屑，因此采用SPH粒子劃分。很多時候工程問題中某些構件剛度遠遠大于其余部件，工作過程中可以認為是不發生彈性變形的。基于這一理論，ANSYS/LS-DYNA允許用戶把有限元模型中剛度相對較大的構件定義為剛體，有利于大大減少顯式分析所用時間。因此本文中刀具設置成剛性體，不考慮其在切削過程中的變形，采用有限元網格劃分。具體模型如下圖所示：
建立完幾何模型之后需要進行相關材料本構的定義，本文刀具選用金剛石，并將其設置為剛體，不考慮騎在切削過程中的變形，具體材料參數如下圖：
對于切削層的脆性材料，本文選用當前應用較為廣泛的JH模型，具體參數如下：
除此之外，選用合適的接觸算法也有助于提高計算精度，本文選用的是點-面接觸，使用該接觸類型時，接觸節點與接觸面之間會發生穿透，為解決這一問題，LS-DYNA提出的方案是定義contact表面和target表面，因此這種接觸類型適用于一般情況下的兩個物體表面之間的接觸。LS-DYNA中這種接觸類型主要包括NODES TO SURFACE，AUTOMATIC NODES TO SURFACE等。本文設置如下：
3、結果分析
對切削過程的模擬來說合理的流動應力模型是獲得理想結果的關鍵。
展開 
LS-DYNA-2D金屬切削模擬步驟
在ANSYS Launcher界面中，選擇ANSYS Mechanical/LS-DYNA
1、菜單過濾
Main Menu→Preprocessor→LD-DYNA Explicit→OK
2、設置文件名及分析標題
Utility Menu→File→change Jobname→2D cutting→New log and error file ：YES→OK
Utility Menu→File→change Title→cutting analysis →OK
3、選擇單元類型
Main menu→preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add→2D solid 162→OK→options→選擇const.stress ；Lagrangian→OK
4、定義材料模型
（1） 定義刀具材料模型
Main menu→preprocessor→Material Props→Material Models→rigid material→
輸入：DENS：5.2e3 ；EX：4.1e11 ；NUXY：0.3 ；選擇“Y and Zdisps” ；“All rotations”→OK
（2） 定義工件Johnson-cook材料模型
Main menu→preprocessor→Material Props→Material Models→Gruneisen→Johnson-cook→輸入：DENS：7.8e3 ；EX：2.06e11 ；NUXY：0.3
A：507；B：320；C：0.28；n；0.064；m=1.06
D1：0.15；D2：0.72；D3：1.66；D4：0.005；D5：--0.84
5、創建幾何模型
（1）創建工件模型
Main menu→preprocessor→Create→Areas→Rectangle
展開 【視頻教程】Ls Dyna教程系列之二維金屬切削案例講解（dyna_focus）
【視頻教程】Ls Dyna教程
講師：dyna_focus
擅長領域：dyna/abaqus/hypermesh
專家檔案: http://www.yqgqt.org.cn/content/other/1586
需要視頻中ppt、工程源文件和模型文件下載地址，
請點擊：http://www.yqgqt.org.cn/content/doc/8ce975c0-57d1-4eab-8eab-680b99267aa4
歡迎留言回復或提問，有協作需要的請點擊專家主頁中的“咨詢”
這是系列視頻，后期將會有更多視頻推出，歡迎大家關注～
展開 dyna_focus案例集錦9——dyna金屬切削分析
案例一：三維金屬切削（熱固耦合分析）
溫度云圖
應力云圖
案例二：二維金屬切削
案例三：金屬側壁銑銷模擬
案例四：復雜路徑銑銷模擬
案例五：鉆削模擬
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基于LS_DYNA鋁合金切削毛刺仿真分析
作者：蔡衛民 劉鳴華 于志遠 王亞軍
單位：中信戴卡股份有限公司
來源：《金屬加工（冷加工）》2018年第11期
鋁合金輪轂是汽車的重要零部件，鋁車輪是汽車輕量化非常理想的選擇之一。在鋁車輪正面切削加工過程中，極易產生毛刺，去除毛刺耗費大量的人力物力，影響加工效率，且毛刺去除不凈，邊角處易產生漆膜腐蝕，影響外觀質量。因此有必要對毛刺產生機理進行分析并探尋解決方案。
1.鋁合金切削有限元模型
（1）幾何模型：在LS_DYNA中建立鋁合金樣塊及刀具的切削模型，如圖1所示。其中鋁合金樣塊長a=5mm、高b=2.5mm、寬c=2.5mm，終邊角度α=45°，刀具切削深度h=0.3mm。刀具前角為8°，后角為7°，刀具的切削速度v=25m/s。
圖1 鋁合金切削模型
（2）材料模型：由于所用刀具為鉆石刀片，其硬度遠大于鋁合金，所以刀具采用剛體模型020-rigid，其材料參數如表1所示。
展開 油液流動及冷卻分析——了解LS-DYNA中的顯式SPH求解功能
LS-DYNA中的顯式SPH求解功能非常適合求解涉及超高速撞擊、爆炸和其他瞬態事件等問題，但在涉及諸如涉水等較慢的流體流動仿真時仍需優化。在此基礎之上，不可壓縮SPH (ISPH)功能是專門為處理諸如涉水、電機冷卻、齒輪潤滑等大型不可壓縮流體仿真而開發，它允許比通常的顯式SPH仿真更大的時間步長，同時避免了對流體不可壓縮性的妥協。與顯式SPH和其他FVM方法相比，ISPH方法所需的仿真計算時間更少。
Incompressible SPH可用于油液流動及冷卻分析，本文將通過示例具體介紹ISPH的功能。在某個齒輪箱內填充大量的油液，當太陽輪運動時整個結構會產生大量的接觸運動，該流固耦合問題若采用傳統的CFD方法會非常困難，因此我們的目標就是采用一種真正的不可壓縮的粒子法來解決這類問題。
主要內容：
ISPH介紹以及在油流冷卻分析方面的主要應用
ISPH工作原理，以及用戶設置的工作流程
用戶如何通過 CAD 幾何，或者任何其它幾何來進行分析并查看結果
案例展示：齒輪箱
ISPH介紹
采用傳統的CFD方法進行齒輪箱分析時面臨挑戰，主要由于復雜的幾何結構難以獲取油液流動性能，且幾何形狀的微小變化卻能極大地改變流動路徑，而最佳的油流性能對于確保適當的冷卻和潤滑，同時最大限度地減少攪拌損失至關重要。因此使用傳統方法需要不斷地重新劃分流體的網格來符合相關結構的運動，而這個過程花費較多的計算時間。
基于此，開發團隊開始研發一種不同于傳統CFD的基于粒子的解決方案。用戶通常關心油液流動分析中的油流形態，首先需要了解油液是如何在齒輪箱中流動的，此外還需要研究熱管理，比如齒輪箱中的某些區域是否未得到適當的冷卻？某些情況下也會涉及到扭矩，需要得到所需功率是多少等問題。
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