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JC漸進損傷本構是研究切削中的重要本構模型，主要包括材料硬化和損傷兩部分：其中，原始JC的硬化部分本構為； 材料屈服應力的硬化解耦為三部分獨立的效應：應變硬化、應變率硬化以及熱軟化。

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2、 幾何模型與材料參數（1） 模型構建：本教學中涉及的部件模型均通過

圖2 文章的主要框架1）系統介紹了仿真方法，材料的本構模型，摩擦模型，損傷模型及其修正模型的適用條件和預測精度，為建立符合真實切削狀態的有限元模型提供依據。a）對比了各種仿真方法對切屑形態、切削力殘余應力等仿真結果的準確性。

<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。

在Abaqus的Explicit模塊下，有兩種金屬切削仿真的方法，一種是用溫度-變形耦合算法，另一種是任意拉格朗日-歐拉算法，本文使用前者。Johnson-Cook 本構模型 Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則誕生于上世紀八十年代，由Johnson和Cook提出，現被廣泛應用于沖擊領域。

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。本模型中巖石材料與刀具之間的接觸采用Node-to-Surface接觸，即在每一個增量步都重新定義接觸，從而實現切削過程中巖石與刀具的動態接觸，法向接觸為硬接觸，切向接觸面采用罰函數來定義摩擦，取摩擦系數為0.3。

在二維切削模型中，刀具擠壓巖石會在刃口前方形成應力集中區，同時在切削面下方產生次生裂紋，多條裂紋的擴展路徑相互影響，最終決定碎屑形態與切削力波動特征。Cohesive單元可預先嵌入巖石基體網格的薄弱面（如顆粒邊界、層理面）或全域分布，當局部應力滿足斷裂準則時，單元自動失效形成裂紋，無需人為預設裂紋路徑，有效避免了預設裂紋帶來的主觀性誤差。

（1）建立幾何模型 在軟件中設置仿真切削工件的幾何形狀，包括直徑、長度和厚度等。（2）網格劃分 可采用任意拉格朗日歐拉法在工件內部進行網格劃分，使網格在求解過程中能隨著設置的參數進行適當的調整，避免出現嚴重的畸變。任意拉格朗日歐拉法非常適合模擬切削加工，被普遍應用于模擬切削的研究中。

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

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表1 刀具仿真參數設定 本文針對FGH95高溫合金，其J-C模型本構參數定義如圖2所示。

表1　刀具規格（單位：mm） 圖1　銑刀模型表2　刀具物理參數2.2 鎢鉬合金材料本構模型本文的仿真工件材料為鎢鉬合金，主要物理和力學性能參數見表3[4]。表3　鎢鉬合金材料物理參數在金屬切削加工過程中，多數情況下材料是在高溫、高應變和高應變速率的情況下發生彈塑性變形的，所以要建立合理的材料模型，也是模擬成功的關鍵步驟。

在金屬加工過程中，切削液本是保護設備和工件的 “潤滑劑” 與 “防護盾”，但實際使用中卻常出現腐蝕工件、銹蝕機床的情況，不僅影響加工精度，還會增加設備維護成本。東莞市杉山潤滑油科技有限公司深耕切削液研發生產 18 年，對行業痛點有著深刻洞察，結合實際應用場景來看，切削液產生腐蝕問題并非單一原因，而是配方、使用、維護等多方面因素共同作用的結果。 切削液自身的配方配比失衡，是引發腐蝕的核心內因。

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首先創建銑削刀具的模型，命名為Tool，并創建刀具的參考點。 待切削工件采用歐拉類型進行建模，創建計算域并對其進行切分。 二、創建材料銑削是一個高速動態的過程，需同時考慮應變、應變率及溫度對被切削材料的影響，因此工件采用J-C本構。

表1　刀具規格（單位：mm） 圖1　銑刀模型表2　刀具物理參數2.2 鎢鉬合金材料本構模型本文的仿真工件材料為鎢鉬合金，主要物理和力學性能參數見表3[4]。表3　鎢鉬合金材料物理參數在金屬切削加工過程中，多數情況下材料是在高溫、高應變和高應變速率的情況下發生彈塑性變形的，所以要建立合理的材料模型，也是模擬成功的關鍵步驟。