abaqus切削实例

最近看到论坛上很多人问关于切削方面的基本问题，本贴结合一个简单的切削实例，阐述利用ABAQUS强大的非线形处理能力，对切削过程进行简单的讲解。ABAQUS版高人已经作了很深刻的研究，在此仅给初学者一点帮助，权当抛砖引玉，希望牛人勿见笑。附上效果图和INP文件（原创贴）

切削过程涉及到弹性力学，塑性力学以及损伤力学等相关学科领域，初学者在使用ABAQUS做切削分析时，很难对材料属性（material property）的施加。即使是方法正确、操作正确，也得不到比较满意的结果。材料参数的选择，好的失效准则的使用，都可能使结果发生很大的偏差。

下面以刀具切削工件为例，简单介绍一下。刀具采用刚体，工件为STEEL，定义材料属性material property。 1、密度density

注意单位问题，ABAQUS中保证单位链封闭就行，本例使用 m ,kg ,N ,S。 默认密度大小与温度无关，没有考虑常变量。

2、Elastic

STEEL材料在弹性阶段，应力与应变成正比，使用广义胡克定律设置弹性模量和泊松比。

3、Plastic

当材料进入塑性阶段，应力与应变之间关系是非线形的，应变不仅与应力状态有关，还和变形历史有关。因此，判断物体处于弹性状态还是塑性状态，是设置的一个关键点（屈服条件）。 弹性与塑性的分界面称为屈服面，又称屈服条件。 塑性材料硬化模型（hardening），一般是在大量实验的基础上总结出来的材料加工（形变）硬化规律，并用数学理论和公式加以描述。

Abaqus有提供了Isotropic、Kinematic、Johnson-Cook、Combined等模型。 本例采用Johnson-Cook模型。

Plastic: Hardening: Johnson-Cook material editor: MechanicalPlasticity

Johnson-Cook plasticity model使用于绝热瞬时动态仿真，可以和Johnson-Cook dynamic failure model一起使用，也可以和progressive damage and failure models一起使用。 Johnson-Cook的数学表达式及相关参数含义如下：

①

A, B, n 和 m是材料参数，材料参数都是在

下测定的，温度是相互独立的。。。。。。。。

——当前温度

——熔点

Johnson-Cook strain rate dependence（Johnson-Cook应变率依赖） ：

PlasticityPlastic: Hardening: Johnson-Cook: material editor: Mechanical

Rate Dependent: Hardening: Johnson-Cook Suboptions

②

③

——非零应变率下的屈服应力 ——等效塑性应变率

（Epsilon dot zero）和C是需要输入的材料参数（基于

温度下的测定的）

——静态屈服应力

=/

①②③——④

——屈服应力率（即后两者之比） ().

④

①式是不考虑率依赖，认为等效塑性应变率为1。④式考虑了率依赖。

4、材料失效

就损伤力学的理论而言，破坏有两种简单的形式：一种是拉破坏，一种是剪破坏。 abaqus中的SHEAR FAILURE用以表征剪破坏，而剪破坏大多发生在塑性材料； TENSILE FAILURE用以表征拉破坏，拉破坏大多发生在脆性材料。

切削使用SHEAR FAILURE剪切失效，当材料达到设置的剪切失效准则，失效单元将被移除。本例使用SHEAR DAMAGE定义材料损伤。

注一：

弹性段为a-b段,b点为屈服应力点，对应的面即为屈服面，衡量材料何时从弹性阶段进入塑性阶段。

塑性段为b-c段，c点为damage initiation criterion，衡量材料在何时开始进入损伤。 损伤段为c-d段，d点材料破坏。 注二：

其它一些细节环节的设置在很多帖子中都有涉及，详情请见我的另外一个帖子， http://forum.simwe.com/thread-872414-1-1.html,很多斑竹的帖子讲的都很好。材料参数请到材料网站上去找，比较详细。