abaqus切削巖石
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus切削巖石的視頻教程
LS-DYNA的SPH-FEM耦合法模擬巖石切削過程
基于LS-DYNA軟件的FEM-SPH耦合算法模擬金剛石切削巖石過程，建模步驟詳細，并講解如何輸出損傷和切削力，k文件可在電腦端附件下載。另外，如做的是金屬切削，只需將工件的材料關鍵字換成金屬本構即可，比如JC本構。 若對學習有幫助，期待5星好評。
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abaqus切削巖石的實例教程
巖石或金屬切削，包含切削屑
不同切削深度下二維巖石切削分析
線性切削廣泛應用于巖石的數值試驗中，在線性切削過程中切削刀具以設定的速度劃過巖石表面，同時以不同深度切削巖石，切削破壞表層部分巖石材料。使用ABAQUS有限元軟件建立單刀線性切削巖石材料仿真模型，研究切削深度對巖石切削中切削力的影響。
1.計算模型
運用有限元顯示動力學分析方法進行仿真模擬計算。在有限元模型中，巖石材料模型的長度為20mm，高度為5mm的長方形，刀具為長3mm，寬1mm，傾角為15°。
如圖所示為巖石單刀線性切削模型示意圖。將切削刀具視為剛體，巖石材料剖分為6000個單元，巖石采用平面應變四節點雙線性減縮積分單元(CPE4R)，且將被切削部分的巖石進行網格細化，保證精度的同時提高計算效率。
單刀線性切削巖石材料的仿真計算十分復雜，為了提高計算效率和便于分析，忽略次要影響因素，對該模型做出如下假設：
(1)當巖石材料單元失效后即從模型中刪除，忽略其失效后對后續切削的影響。
(2)切削刀具的強度和剛度遠高于巖石材料，將刀具假設為剛體，且在切削過程中不發生磨損。
(3)不考慮溫度對切削過程的影響。
2.計算參數
密度：2600kg/m3
彈性模量2000000000pa
泊松比0.3
斷裂應變0.002
內摩擦角41.84°;
剪漲角5°;
屈服應力10900000pa
失效位移0.0001
3.計算工況
切削速度為15mm/s，切割時間為0.5s，質量縮放為10000。
建立切削深度為0.1 mm -1.8mm共18個工況。
將切削刀具視為剛體，在切削刀具上設置參考點RP來約束其運動，這樣不僅便于切削力的提取，也便于對刀具施加約束條件。
展開 abaqus擁有強大的顯示動力學求解能力，應用abaqus的Explicit做了個牙輪鉆頭切削巖石的案例，總結以下幾個遇到的問題：
1.不開多線程可以正常求解，一開多線程就報錯？
在顯示動力學接觸設置中，abaqus軟件默認的是動態接觸算法（Kinematic contact algorithm）,當開啟多線程時就會由于求解速度過高而產生計算的不穩定性，而該算法的接觸約束嚴格性很高，因此當遇到求解不穩定時就會產生報錯從而導致計算終止。由于罰函數法的接觸約束嚴格性要低于動態接觸算法，因此改為罰函數法（penalty contact method）即可。
2.切削中鉆頭和巖石發生穿透？
在切削仿真中鉆頭和巖石間的接觸壓力、接觸剛度和許用穿透量之間的平衡被打破。可以細化接觸區域網格; 修改接觸剛度;用軟接觸代替硬接觸
3.仿真中的求解不穩定性問題？
由于abaqus explicit的接觸算法對接觸面的類型有較嚴格的限制,而切削仿真又是一個高度非線性求解過程，這些都會導致求解的不穩定。可以采用細化網格、調節增量步長、采用ALE技術、在接觸中引入阻尼等來完成的。
4.巖石的切削形態如何控制？
建議失效選用位移方式，合理選擇失效數值
5.求解時間較長？
顯式動力學是采用顯式算法進行動力學方程的求解，顯式算法最大優點是有較好的穩定性，不存在隱式算法中的收斂性問題。顯式動力學最適合發生在短時間，幾毫秒內的事件或更小時間。持續1秒以上的事件可以模擬但是需要較長的時間，通過諸如質量縮放和動態松弛之類的技術可用于提高模擬效率減少計算時長。
求解效果圖如下：
展開 簡易PDC切削巖石，巖石采用SPH方法建模
巖石切削熱耦合溫度云圖展示
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LS-DYNA滾刀切削巖石仿真，滾刀自轉和公轉，k文件，僅供研究參考。
# 采用插入Cohesive單元生成多裂紋開展二維巖石切削模擬的必要性
在二維巖石切削數值模擬中，采用**插入Cohesive單元法生成多裂紋**是精準刻畫切削過程中巖石損傷、裂紋萌生-擴展-貫通及碎屑形成的核心技術手段，其必要性可從力學機理表征、數值計算精度、工程適用性三個維度展開分析。
從力學機理層面看，巖石切削本質是刀具與巖石接觸區的應力集中引發的脆性斷裂過程，伴隨多條微裂紋的萌生
[圖片]
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與切削工藝相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握二維模型的繪制
2、掌握熱結構耦合顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解動力學分析步的建立
4、學習切削相關的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
Abaqus三維切削案例教學11個月前
1、 引言
本教學聚焦于金屬切削加工領域，通過 Abaqus 有限元分析軟件開展三維切削過程仿真建模實踐教學。課程以典型切削工況為對象，系統講解從幾何建模、材料定義、網格劃分到載荷施加及結果分析的全流程操作，旨在使學員掌握：
? 三維切削模型的簡化與參數化建模方法
? 切削過程中材料本構關系與失效準則的工程應用
? 網格自適應技術在大變形切削仿真中的優化策略
? 切削力、溫度場及切屑形態等關鍵物理量的提取與分析方法
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與切削工藝相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握熱結構耦合顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解動力學分析步的建立
4、學習切削相關的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
