切削仿真中的常見本構問題經典剖析【轉發】

2017-07-10 by:CAE仿真在線來源:互聯網

切削仿真過程由于涉及到高溫、高壓、大變形以及接觸等復雜的非線性工況,因而存在收斂難、穩定差、效率低等特點,導致這些情況發生的最關鍵因素之一就是材料本構復雜。為了能使大家在切削仿真過程中少走彎路,今天我們就對材料本構進行詳細的分析,希望能夠起到拋磚引玉的作用。

材料本構顧名思義就是材料本質性能的構成,包括彈性模量、密度以及熱傳導、熱膨脹和比熱等基本物理參數,把這些參數通過數學公式的形式來體現就是我們通常所說的本構方程(也稱本構關系),本構關系反映的是材料的變形與所受應力之間的關系(即應力和應變之間的關系),也是材料本身所具有的固有屬性。就切削仿真領域而言,材料本構大體可以分為三類:按不同功能可分為幾何本構和物理本構,按材料類別可分為彈塑性材料本構和硬脆材料本構,按基本力學特性可以分為彈性、塑性和損傷本構(以上三者統稱為基本力學本構),下面我們一一進行分析。

幾何本構是對材料的幾何尺寸、形狀以及結構的描述,大多是針對復合材料而言的,一般可以通過python語言來完成,以下是常見編織物的幾何、有限元模型以及實物圖。

正交編織物的幾何模型

正交編織物的有限元模型

Chomarat800s4-F1(玻璃纖維)的幾何模型

Chomarat800s4-F1(玻璃纖維)的實物圖

物理本構是對材料的力學、熱學以及基本物理性能的描述,具體的包括:密度、比熱、熱傳導、熱膨脹、彈性模量以及塑性和損傷參數等。

彈塑性材料本構主要是針對鈦合金、鋁合金以及鋼材等材料而言的,具體包括TC4鈦合金、7075鋁合金、7050鋁合金、6061鋁合金、2024鋁合金以及不銹鋼等材料。

硬脆材料本構主要是針對陶瓷、玻璃、藍寶石等材料而言的,具體包括碳化硅、氮化硅、三氧化二鋁、KDP晶體、藍寶石、骨胳以及巖石(巖土)等材料。

基本力學本構主要包括彈性本構、塑性本構和損傷本構。彈性本構主要指的是彈性模量和泊松比;塑性材料本構主要指的是Johnson-Cook硬化本構,包括A、B、n、m等基礎參數以及c和參考應變率等率相關參數;損傷參數主要指的是Johnson-Cook剪切本構,包括D1-D5等失效參數以及失效位移或者斷裂能等演化參數。

轉自公眾號: 高校切削仿真科研平臺

開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才