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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。

有限元仿真模型的可靠性和有效性很大程度取決于仿真方法、本構模型、摩擦模型和損傷模型對網格單元、材料的動態力學行為、刀具-切屑-工件接觸過程和切屑的形成機制描述的準確性。建立更符合真實切削情況的有限元仿真模型，可以為優化切削過程變量和工藝參數提供參考。因此，針對不同材料和加工方式，對宏觀和微觀過程變量和材料去除機制預測的有限元仿真進展進行了綜述，如圖1所示。

碳纖維增強樹脂基復合材料切削機理研究[J]. 機械工程學報，2018，54(23)：199-208. JIA Zhenyuan，BI Guangjian，WANG Fuji，et al.

為了準確模擬材料的開裂過程，SPG方法開發了鍵斷裂破壞模型，該模型采用多種斷裂準則處理復雜應力情況下材料損傷斷裂過程。 目前，SPG方法已經成功的在材料加工，制造過程及破壞分析中得到廣泛的應用，涉及到的材料有：金屬，復合材料，混凝土，橡膠，木材和骨頭等材料。可以模擬的加工過程有各種連接過程加工，切削，磨削，鉆孔-拉出等。

鎢鉬合金屬于難加工材料，加工成本高、加工效率低且刀具磨損嚴重，利用ABAQUS有限元分析軟件，建立鎢鉬合金三維銑削模型，針對不同切削參數，研究在銑削鎢鉬合金過程中產生的切削力和切削溫度的變化規律，并通過銑削試驗對仿真模型的有效性進行了驗證。

復合陶瓷刀具不適合用來切削高鎢合金材料，PCD金剛石刀具壽命與WC基硬質合金相比并無明顯提高。鎢及其合金材料最好采用PCBN刀具且用CBN含量較多的牌號（如DBC80）來加工，這樣可獲得較好的經濟效益。ABAQUS有限元分析軟件是金屬切削加工仿真的常用軟件，具有強大的非線性分析功能，可以實現熱力耦合。

從300M的材料特性和加工特性來看，此材料在加工過程中極易產生大量的切削熱，過多的切削熱會導致工件出現燒傷現象。3 基于DEFORM-3D對工件切削熱進行分析本文結合已有的有限元分析技術，利用仿真軟件DEFORM-3D，對低合金超高強度鋼300M的加工過程進行模擬仿真，主要分析加工過程的切削熱以及切削區域的切削溫度，從而得到合適的加工參數。

當前，我國正處于由制造業大國向制造業強國轉變的關鍵時期，裝備制造業是實現產業結構調整的基礎，切削刀具則是裝備制造業的重要配套。一直以來，傳統刀具切削研究以機床試驗為主要方式，然而，機床試驗設備成本高、耗時長，在一定程度上限制了切削刀具的發展。伴隨著信息時代的到來，計算機科學和有限元仿真軟件迅速發展，基于有限元軟件的刀具切削仿真應用日益普及，為刀具切削研究提供了全新的思路。

為了降低制造風險和總體生產成本，減少缺陷，復合材料制造企業更越來越重視加工過程的模擬，而不是依賴專有技術和試錯法。這種數字化方法在以前通常使用通用商用有限元 來進行仿真分析，例如 ABAQUS、 ANSYS、 COMPRO等，都可以用于表示加工過程中復合材料性能的復雜演變。這種方法依賴于對受到對流加熱的零件和模具進行昂貴的三維有限元分析。

換句話說，根據實驗和數值研究的觀察結果，有效導熱系數隨顆粒含量增加的增強是非線性的。 蒙特卡羅模擬是一種眾所周知的理論預測隨機或均勻分布結構中滲透閾值的策略，在以往對不同孔隙形狀、顆粒形狀和縱橫比的復合材料結構的研究中得到了廣泛應用。在某些情況下，有效導熱系數的顯著增強并不會隨著高導熱系數顆粒體積分數的增加而發生。

通過超聲波增材制造方法，可以降低金剛石增強銅基復合材料的制造成本，并實現復雜幾何形狀的制造。 哈爾濱工業大學張洪濤教授和何鵬教授帶領的團隊通過 對金剛石增強相顆粒的表面金屬化處理和空間位置約束，并在超聲波低溫固結技術下實現了金剛石強化相顆粒在層壓復合材料中穩定存在及其復合材料的自由成形和加工制備。