Abaqus金属切削仿真

切削问题比较复杂，如金属材料高速切削过程中会经历弹性、塑性、损伤到失效阶段，材料机械性能也伴有升温软化、应变硬化、应变率强化等改变，是典型非线性热-固耦合问题，CAE仿真为切削问题提供了一种高效、准确的计算手段。通过仿真可以方便地得到切削力、切削温度、刀具磨损、加工颤振等指标数据，从而帮助完成提高加工精度、优化刀具等工作。

从计算力学的角度，切削仿真大致可以分为拉格朗日法、欧拉法、无网格法等。拉格朗日法是处理连续介质力学的经典有限元方法，现代的拉格朗日法也通过结合ALE、XFEM、单元刚度折减等技术手段来解决大变形、材料失效问题；欧拉法是计算流体力学的常用方法，也可用于固体力学中的大变形问题；无网格法包括SPH、DEM等，SPH方法也常用于切削过程中的大变形仿真。

ALE

CEL

SPH

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高速铣削仿真

1、材料参数定义

通用参数：

1. 材料密度

材料机械性能参数：

1. 弹塑性阶段（没有损伤）

2. 初始损伤准则（损伤起始）

3. 损伤演化准则（刚度折减-材料失效）

材料热力学性能参数：

1. 导热系数

2. 线膨胀系数

3. 比热容

4. 非弹性变形能耗散比

材料使用的是合金结构钢20NiCrMo5，塑性阶段我使用了J-C模型。

2、网格与单元

网格划分要足够细才会有切屑，刀具切削区域局部加密防止接触穿透，单元类型选择热-位移耦合单元，要定义单元删除和状态输出。

3、仿真结果

应力

温度

等效塑性应变与切削力曲线

下期文章提供切削inp文件下载

铝合金切削（未考虑温度）

合金钢切削（考虑温度）