切削模擬的案例
abaqus三維切削數值模擬(sph法) ￥20
abaqus三維切削數值模擬(sph法)源文件可下方下載
視頻鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15552，視頻下方同樣有源文件
利用LS/DYNA中的SPH法進行旋轉刀具切削模擬
由圖可知，在切削初始階段，隨著刀尖與工件接觸，切削層材料產生很大的接觸應力，形成一個局部高應力區，以工件與刀尖的接觸點為中心，且與刀具的移動方向成一定角度。隨著刀具的繼續切入，等效應力場逐漸向外擴大，同時隨著最大應力達到工件材料的屈服極限，切削層材料發生不可逆變形，開始沿著前刀面塑性流動而形成切屑。與實驗方法相比，切削仿真的一大優點是可以獲得切削過程中材料內部等效應力的變化情況，為切屑工件分離提供分析依據。
生成數條裂紋，用插入cohesive單元做二維巖石切削 ￥30
從工程適用性角度考量，該方法可直接服務于巖石切削工藝優化。在石油工程鉆井、礦山機械切削等實際場景中，巖石內部存在天然微裂紋與缺陷，多裂紋擴展直接影響切削效率與刀具磨損。通過插入Cohesive單元生成多裂紋，可模擬不同切削參數（如刀具角度、切削速度）下巖石的損傷演化規律，預測切削過程中的崩碎區范圍與裂紋擴展方向，為高效切削工藝參數的制定提供數值依據。而其他裂紋生成方法（如擴展有限元法XFEM）雖也可模擬裂紋擴展，但在多裂紋相互作用及碎屑分離的模擬中，存在單元積分復雜、計算成本高的問題，對于二維切削這類需要大規模模擬的場景，插入Cohesive單元法兼具精度與效率優勢。
綜上，插入Cohesive單元生成多裂紋是二維巖石切削模擬中不可或缺的技術手段，其核心價值在于實現了巖石斷裂機理、數值計算精度與工程應用需求的有機統一。
展開 LSDYNA-金剛石磨削巖石 ￥28
1.巖石采用110號材料，配合失效參數，實現裂紋擴展效果；
圖 1 巖石參數本構
2.具體模型如下圖所示；
圖 2 切削模型
圖 3 切削模擬結果一
圖 4 切削模擬結果二
圖 5 切削磨粒
注：付費文件為模型k文件及答疑聯系方式
展開 
工件和刀具幾何模型的建立
（1）切削模型的建立
在切削模擬計算時,對實際的切削過程進行了模型簡化。對于2D 切削的模擬,如切削寬度大于切削深度時,可以假設為平面應變狀態,工件考慮為矩形,刀具也認為是平面的,由于刀具相對于工件來說硬度和剛度都很大,設為剛體。該2D 切削模型簡單,模型的建立直接在ABAQUS/ CAE 中進行。
（2）單元網格的劃分
二維模型采用CPE4RT 單元,為實體平面應變四邊形熱力耦合4 節點縮減積分單元。三維模型采用C3D8RT實體三維六面體熱力耦合8 節點縮減積分單元。考慮到金屬切削層附近材料變形劇烈并且有強烈的熱效應產生,因此采用較密的網格;周圍區域受到的影響較小為減小計算規模采用較粗大的單元;中間采用過渡形式。刀具采用與工件相同的單元類型,設置為剛體；刀尖處由于與工件材料相接觸,并承受很大的應力集中,同時為防止剛體單元侵入工件軟金屬單元的可能,采用了較細小的網格,其余部分采用較粗大的網格。單元的劃分是在ABAQUS/ CAE 模塊中進行的,劃分的網格質量較好,能夠滿足計算需求。
(3)畸變單元網格處理
金屬切削成形過程屬于典型的幾何非線性問題,塑性變形又屬于材料非線性問題,同時切削過程具有連續性和動態性的特點。隨刀尖前端材料的變形,單元被壓扁或不均勻變形而扭曲,將使計算結果嚴重失真,為了保證切削過程的正常進行和計算精度,在有限元模擬計算中必須對網格進行重新劃分或及時刪除嚴重畸形的單元。本研究中在切削過程的模擬中采用了ABAQUS 程序的單元刪除技術。
工件選用常用的45號鋼被加工金屬。正確確定材料的本構模型是成功實現金屬切削加工模擬的關鍵。
展開 工件和刀具材料模型的建立
在切削模擬計算時,對實際的切削過程進行了模型簡化。對于2D 切削的模擬,如切削寬度大于切削深度時,可以假設為平面應變狀態,工件考慮為矩形,刀具也認為是平面的,由于刀具相對于工件來說硬度和剛度都很大,設為剛體。該2D 切削模型較簡單,模型的建立直接在ABAQUS/ CAE 中進行, 用于仿真分析的實體模型和有限元分析模型分別如圖4-1、圖4-2所示。刀具材料為YT15，工件材料為45號鋼和A3鋼，刀具的幾何角度及切削用量見表4-2。
Abaqus之切削數值模擬
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的一些參數的設置，比如膨脹、導熱等。
要點3
Assembly模塊沒有多大花頭，這里要注意兩點，一是大變形設置、換算整個過程完成的時間、還有大名鼎鼎的ALE自適應網格算法。自適應網格在許多方面都應用非常廣泛，我用下來的理解是，自適應算法可以將有限元的網格“剪破”。適應某種大變形的存在。
要點4
當然，重中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，結果就不容易收斂。首先來說一下接觸屬性的設置，也就是刀片與金屬片的面面接觸，需要定義法向與切向屬性，上圖：
約束屬性中需要定義刀片的性質，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。
展開 基于abaqus的切削仿真模擬
基于abaqus的切削仿真模擬
炒冷飯之切削數值模擬
首先來說一下接觸屬性的設置，也就是刀片與金屬片的面面接觸，需要定義法向與切向屬性，上圖：
約束屬性中需要定義刀片的性質，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上材料的再創作，也是花了一番心血的，建模要點已經在上文中展示。喜歡貓咪老師的可以掃描貓咪老師的頭像或添加個人微信（arrowzhangyc）取得聯系。請注明聯系內容，視具體情況添加，謝謝！
展開 基于LS-DYNA的滾刀切削模擬
基于LS-DYNA的滾刀切削模擬
abaqus 模擬切削
非穩態切削例子（cae文件），另外附上例題集3切削的兩例題的碩士論文，
熱切削加工熱力耦合建模及其試驗研究
unsteady cutting100.jpg
切削加工熱力耦合建模及其試驗研究.part01.rar
切削加工熱力耦合建模及其試驗研究.part02.rar
切削加工熱力耦合建模及其試驗研究.part03.rar
unsteady_cutting.rar
DEFORM 切削仿真模擬 ￥2.99
本次演示一個基于DEFORM的切削案例
SPH切削模擬的一些經驗
1 金屬切削
刀具設置成剛體，用網格劃分；工件用SPH劃分。
幾個K文件：一個”conventionalcutting”, 單位制cm-g-μs；一個”microcutting”，這個K文件實在太大，我刪除了節點信息，但保留了其他所有關鍵字。（初期做的比較粗糙的模型，很多參數并未優化）
Fig.1 Conventional cutting
Fig2. Microcutting
2 幾點經驗
2.1 FEM與SPH的耦合
Sph一則計算效率不及fem，二來在邊界處理等問題上不如fem成熟。因此多有考慮大變形區域用sph，其他用網格劃分。兩部分需用*CONTACT_TIED_NODES_SURFACE連接，但請注意，網格密度與粒子密度不可相差太大，否則會出錯。
Fig3. FEM-SPH
2.2 熱力耦合
SPH支持熱力耦合分析（關鍵字請參考時黨勇那本書），但是我的經驗是：sph部件與剛體部件之間無法熱傳遞，如下圖，只有工件上有溫度場分布。聽別人說將刀具設置成彈性體，則可以分析，我沒有嘗試。
熱力耦合其實不難，在原K文件中添加熱分析相應關鍵字并修改幾個控制關鍵字即可，時黨勇那本書介紹的很仔細
Fig4. Temperature field
2.3 SPH邊界條件的施加
Sph專用邊界*SPH_SYMMETRY_PLANE。有人說sph不能用spc加約束，但我試驗的結果是sph也是可以用spc的，計算結果幾乎沒差別。也許其中另有微妙之處？
2.4關于兩個SPH部件的接觸.
展開 【SPH切削模擬的一些經驗】
1 金屬切削
刀具設置成剛體，用網格劃分；工件用SPH劃分。
幾個K文件：一個”conventionalcutting”, 單位制cm-g-μs；一個”microcutting”，這個K文件實在太大，我刪除了節點信息，但保留了其他所有關鍵字。（初期做的比較粗糙的模型，很多參數并未優化）
2 幾點經驗
2.1 FEM與SPH的耦合
Sph一則計算效率不及fem，二來在邊界處理等問題上不如fem成熟。因此多有考慮大變形區域用sph，其他用網格劃分。兩部分需用*CONTACT_TIED_NODES_SURFACE連接，但請注意，網格密度與粒子密度不可相差太大，否則會出錯。
2.2 熱力耦合
SPH支持熱力耦合分析（關鍵字請參考時黨勇那本書），但是我的經驗是：sph部件與剛體部件之間無法熱傳遞，如下圖，只有工件上有溫度場分布。聽別人說將刀具設置成彈性體，則可以分析，我沒有嘗試。
熱力耦合其實不難，在原K文件中添加熱分析相應關鍵字并修改幾個控制關鍵字即可，時黨勇那本書介紹的很仔細。
2.3 SPH邊界條件的施加
Sph專用邊界*SPH_SYMMETRY_PLANE。有人說sph不能用spc加約束，但我試驗的結果是sph也是可以用spc的，計算結果幾乎沒差別。也許其中另有微妙之處？
2.4關于兩個SPH部件的接觸
兩個part（三維的——lstc官網的例子是二維的）都用sph粒子劃分是可以接觸的。此時不需要再設置接觸方式。不過sph不支持剛性材料，所以刀具要設置成彈性體才行。
展開 基于ABAQUS金屬切削模擬 ￥40
本案例僅在于如何在ABAQUS中模擬金屬切削過程，后處理在hyperview中完成。切削過程是一個很復雜的工藝過程，它不但涉及到彈性力學、塑性力學、斷裂力學，還有熱力學、摩擦學等。同時切削質量受到刀具形狀、切屑流動、溫度分布、熱流和刀具磨損等影響，切削表面的殘余應力和殘余應變嚴重影響了工件的精度和疲勞壽命。利用傳統的解析方法，很難對切削機理進行定量的分析和研究。
具體如何設置見收費部分的模型文件。
