abaqus-铝合金A357切削加工有限元模拟
abaqus切削模拟教程.ppt
TOOL_FACE
Abaqus定义表面与接触
定义接触性质：
1.点 ，命名‘int-con’ 2.力学分别定义‘切向行为’ 3.定义热传导，定义传导率
,继续
‘法向行为’
与距离的函数对应关系如下
Abaqus定义表面与接触
定义接触性质：
类似操作分别定义接触 PROCESS_CON：增加‘生热’
THIRD_CON:摩擦改为零
Abaqus定义表面与接触
定义接触对： 总共有5对接触
1.点 ，选择接触的2个面‘CHIP_BOT’ ‘CHIP_TOP’,力学接触为罚接触 ，接 触属性为Initial_on
2，按相同方法，按实际接触 定义其他4对接触
3.定义刀具为刚性约束。在菜单中创建一个集合， 命名为‘TOOL_EL’,选择所有刀具网格后确定
便于施加载荷和输出切削力
如图
Abaqus赋予材料属性
常用操作：
创建材料，设置材料参数
创建截面，将不同的材料 参数赋予到不同的截面上
指派截面，将不同的截面 赋予到不同的部件上
管理项，对左边对应项进 行编辑、复制、删除等管理
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
1.点击 ，材料名为GH4169， 点击‘通用’选择密度
Abaqus定义边界条件和载荷
定义元素集合：定义约束点和初始温度点的集合
.菜单工具中创造如下‘集’
3.ALL_2：定义刀具的初始温度
1.ENCASTRE（点）：用于限制工件自由度
2.ALL1（点）：用于定义工件初始温度
定义载荷幅度曲线： 工具‘幅值’，幅值 曲线如下
Abaqus定义边界条件和载荷
制参数如下
3.点‘子选项’‘损伤演化’ ‘破坏位移参数’如下
abaqus-铝合金A357切削加工有限元模拟
.2.
论文主要内容 1.铝合金A357切削加工有限元模型
刀具的儿何参数； 影 响 因 素 装夹条件； 切削参； 假 设 条 件
刀具是刚体且锋利，只考虑刀具的温度传导; 忽略加工过程中，由于温度变化引起的金相组 织及其它的化学变化; 被加工对象的材料是各向同性的； 不考虑刀具、工件的振动； 由于刀具和工件的切削厚度方向上，切削工程 中层厚不变，所以按平面应变来模拟；
1.1.3 A357与刀具材料参数
A357铝合金，密度ρ=2680Kg/m3,弹性模量E=79GP，泊松比 μ=0.33其他参数如下表：
.4.
论文主要内容 1.铝合金A357切削加工有限元模型
1.1.3 A357与刀具材料参数
A357铝合金，密度ρ=2680Kg/m3,弹性模量E=79GP，泊松比μ=0.33其他 参数如下表：
Gf pl L yd ydu
0
o
fpl
pl
uf
pl
pl
表达式中的 u pl 为等效塑性位移，它描述了当损伤开始之后裂纹 pl 变化的屈服应力，在损伤开始之前 u pl=0.在损伤开始之后 u =L pl ，L 为与积分点相关的单元特征长度，单元特征长度的定义基于单元的集 合形状，平面单元长度为积分点区域面积的平方根，而立方体单元长 度为积分点区域体积的立方根。
.4.
论文主要内容 1.铝合金A357切削加工有限元模型
1.1.2 材料失效准则
实现切屑从工件分离，本文采用的是剪切失效模型。剪切 失效模型是基于等效塑性应变在积分点的值，当损伤参数达到 1时，单元即失效，失效参数定义如下：
0 f
pl
pl
pl
式中： 为失效参数， 为等效塑性应变初始值， 为等效塑 性应变增量， 为失效应变。失效应变 设定以来于以下几个方 面：依据塑性应变率，无量纲压应力与偏应力之比p/q(p为压应 力，q为Mises应力),温度，预定义域变量。这里采用 Johnson357切削加工有限元模型
abaqus切削模拟教程[优质ppt]
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Abaqus定义边界条件和载荷
定义元素集合：定义约束点和初始温度点的集合
Abaqus定义表面与接触
切换到‘相互作用’
定义接触面：
1.通过菜单、视图，只显 示零件CHIP
2.菜单栏，‘工具’‘创建面’
Abaqus定义表面与接触
3.表面命名为‘CHIP_BOT’ 选择如下红色边确定
4.其他表面定义（红色线）如下
CHIP_ALL
JOINT_BOT JOINT_TOP
WORK_TOP
刀具TOOL网格划分：
1.点击边布种，如图，按住shif选择前刀面 与后刀面，使用密度偏离布种
2.控制网格形状，三角形，技术自由
3.网格类型与前面类似
Abaqus零件网格划分
生成网格零件：
1.点击菜单栏‘网格’，选择 ‘创建网格部件’
2.取名‘TOOL-MESH’
3.确定，生成绿色的 网格零件
4.在道具右上创建一个参考点， 5.其他零件生成网格零件
2.点‘力学’、‘弹性’，设置 杨氏模量和泊松比
GH4169为合金钢，将会 赋予给未撕裂的切屑和工件
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
3.点‘力学’、‘塑性’，选择‘与 温度有关的数据’，赋予数据
4.设置线膨胀系数，，点‘力学’‘膨胀’
5.设置热传导率，点‘热学’‘传导率’， 输入数据
设置截面属性：
1.点 ，名称‘Section_CHIP&WORK’, 设置如下，继续，材料选择‘GH4169’
2.建‘Section_JOINT’,赋予 材料‘GH4169_FAIL’
3.建‘Section_TOOL’,赋予 材料‘TOOL_M’
Abaqus赋予材料属性
abaqus切削模拟教程课件
2.建‘Section_JOINT’,赋予 材料‘GH4169_FAIL’
3.建‘Section_TOOL’,赋予 材料‘TOOL_M’
Abaqus赋予材料属性
赋予零件截面属性：
1.‘部件’栏点选‘CHIP_MESH’，点
2.选择整个零件确定后，赋予零件 截面属性‘Section_CHIP&WORK’
GH4169为合金钢，将会 赋予给未撕裂的切屑和工件
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
3.点‘力学’、‘塑性’，选择‘与 温度有关的数据’，赋予数据
4.设置线膨胀系数，，点‘力学’‘膨胀’
5.设置热传导率，点‘热学’‘传导率’， 输入数据
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
Abaqus切削的改进
本次切削我认为还有以下有待改进的地方：
1.材料本构模型：本次使用的各向同性，但表示材料高应变速率 下的热粘塑性行为常用J-C模型
2.分离线：采用分离线分别赋予材料属性，但不符合实际 3.道具角度：为防止网格变形速率过大，刀具倾角都取得很小，有待改进
常用操作：
创建材料，设置材料参数
创建截面，将不同的材料 参数赋予到不同的截面上
指派截面，将不同的截面 赋予到不同的部件上
管理项，对左边对应项进 行编辑、复制、删除等管理
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
1.点击 ，材料名为GH4169， 点击‘通用’选择密度
2.点‘力学’、‘弹性’，设置 杨氏模量和泊松比
常用操作：
对整个零件进 行自适应网格 对零件的每条边 分布种子
网格控制，单元形状
指派网格单元类型 控制单元属性
针对铝合金材料仿真分析的Abaqus软件二次开发刘卉羽
针对铝合金材料仿真分析的Abaqus软件二次开发刘卉羽发布时间：2021-08-09T03:32:48.112Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：刘卉羽付嘉宝张云鹏[导读] 随着仿真软件在机械加工领域的广泛应用，如何贴近实际加工的情况模拟的状态，成为未来亟待解决的问题，而Python语言为通用的仿真软件Abaqus的后台程序语言。
航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司辽宁沈阳 110850摘要：本文介绍了利用Abaqus仿真软件针铝合金材料的建模方法，为提高材料模型的构建效率，采用Python语言编制脚本文件，通过运行脚本程序自动构建材料模型，进而提高仿真分析效率。
关键词：Abaqus二次开发；仿真分析；铝合金0引言随着仿真软件在机械加工领域的广泛应用，如何贴近实际加工的情况模拟的状态，成为未来亟待解决的问题，而Python语言为通用的仿真软件Abaqus的后台程序语言。
本文利用Python脚本语言，针对Abaqus有限元仿真软件进行二次开发，实现模型高效构建。
1Abaqus仿真软件Abaqus是一款通用仿真分析软件，其广泛应用于机械、建筑、材料等领域，仿真分析技术可通过进行大量的仿真试验，来总结规律，而后以少量实际加工试验进行验证和修正，进而降低成本、缩短周期。
然而仿真分析将分析对象的几何模型导入Abaqus软件后，需通过设定其材料属性来赋予工件物理性能，这需要操作者在Abaqus软件的Material模块针对所研究的指定材料各力学、热力学等属性（根据分析内容有所不同），可能包括：材料密度、弹性模量、塑性、电导率等等，而仿真分析试验需要进行大量的建模工作，需要进行繁复的鼠标及键盘操作，每次建模都需要重复点选各材料属性。
其工作量较大且极为繁琐。
本文采用该软件的后台语言Python，通过编制脚本程序，并在构建材料模型时运行该程序，可迅速完成材料属性设定，并可通过调整脚本程序中各参数来修改材料属性。
abaqus铝合金材料参数
abaqus铝合金材料参数
摘要：
1.Abaqus 铝合金材料概述
2.Abaqus 铝合金材料的参数
3.参数对材料性能的影响
4.总结
正文：
【1.Abaqus 铝合金材料概述】
Abaqus 是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，其可以模拟各种材料在各种工况下的行为。
在Abaqus 中，铝合金是一种常见的材料类型，其具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等特点，因此在各种工程应用中都有广泛的使用。
【2.Abaqus 铝合金材料的参数】
在Abaqus 中，铝合金的参数主要包括以下几个方面：
(1) 材料的弹性模量：弹性模量是描述材料刚度的重要参数，它直接影响到材料的弹性变形能力。
(2) 泊松比：泊松比是描述材料在拉伸或压缩过程中，其横向收缩或膨胀与纵向变形之比的参数，它是反映材料内部应力分布的一个重要参数。
(3) 密度：密度是描述材料重量的重要参数，它直接影响到材料的强度和刚度。
(4) 强度：强度是描述材料在受力情况下，能够承受的最大应力。
(5) 疲劳强度：疲劳强度是指材料在反复应力作用下，能够承受的最大应力。
【3.参数对材料性能的影响】
Abaqus 中的铝合金参数对材料性能有着重要的影响：
(1) 弹性模量越大，材料的刚度越大，抗变形能力越强。
(2) 泊松比越大，材料的横向变形越大，应力分布越不均匀。
(3) 密度越大，材料的强度和刚度越大，但重量也越大。
(4) 强度越大，材料的抗拉强度越大，能够承受的应力越大。
(5) 疲劳强度越大，材料在反复应力下的耐久性越好。
abaqus切削模拟教程演示幻灯片
定义接触面：
1.通过菜单、视图，只显 示零件CHIP
2.菜单栏，‘工具’‘创建面’
2020/4/12
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Abaqus定义表面与接触
3.表面命名为‘CHIP_BOT’ 选择如下红色边确定
4.其他表面定义（红色线）如下
CHIP_ALL
JOINT_BOT JOINT_TOP
WORK_TOP
TOOL_FACE
3.设置‘热传导率’‘比热’
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Abaqus赋予材料属性
设置截面属性：
1.点 ，名称‘Section_CHIP&WORK’, 设置如下，继INT’,赋予 材料‘GH4169_FAIL’
3.建‘Section_TOOL’,赋予 材料‘TOOL_M’
2020/4/12
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Abaqus定义表面与接触
定义接触性质：
1.点 ，命名‘int-con’ 2.力学分别定义‘切向行为’ 3.定义热传导，定义传导率
,继续
‘法向行为’
与距离的函数对应关系如下
2.点‘力学’、‘弹性’，设置 杨氏模量和泊松比
2020/4/12
GH4169为合金钢，将会 赋予给未撕裂的切屑和工件
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Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
3.点‘力学’、‘塑性’，选择‘与 温度有关的数据’，赋予数据
4.设置线膨胀系数，，点‘力学’‘膨胀’
5.设置热传导率，点‘热学’‘传导率’， 输入数据
旋转实例
合并、切割实例
2020/4/12
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Abaqus模型装配
1.点击
，导入零件
2.点 ，选择实例‘WORKPIECE-MESH’, 选右上角作‘起点’，‘JOINT_MESH’右 下角作终点确定
abaqus铝合金材料参数
Abaqus铝合金材料参数1.引言本文档提供了关于Ab a qu s铝合金材料参数的详细介绍和使用指南。
A b aq us是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于工程和科学领域。
了解铝合金材料参数对于在Ab aq us中进行材料模拟和分析非常重要。
2.铝合金材料参数的定义在A ba qu s中，铝合金材料参数是用来描述材料力学性质和行为的关键因素。
以下是一些常见的铝合金材料参数：-弹性模量（Yo un g's M od ul us）：材料受力时的变形能力。
-屈服强度（Yi el dS t re ng th）：材料开始产生塑性变形的应力水平。
-屈服后硬化斜率（H a rd en in gS lo pe）：材料在屈服点之后逐渐增加硬度的程度。
-破断延伸率（F ra ct u re St ra in）：材料在破断前的变形能力。
-破断应力（Fr ac tur e St re ss）：材料发生破断时所受的最大应力。
3.如何使用Abaqu s进行铝合金材料参数设置以下是使用A ba qu s进行铝合金材料参数设置的步骤：3.1创建材料首先，在Ab aq us中创建一个新的材料，或者选择现有的材料。
在材料属性对话框中，可以设置并定义材料的力学性质和行为。
3.2设置材料参数在材料属性对话框的参数选项卡中，可以设置铝合金的弹性模量、屈服强度、屈服后硬化斜率、破断延伸率和破断应力等参数。
根据实际需求和材料测试结果，输入相应数值。
3.3材料模型选择根据需要选择适当的材料模型，常见的选择包括线性弹性模型、塑性模型和强化模型等。
选择合适的模型对于准确描述铝合金材料的力学性质非常重要。
4.温度对铝合金材料参数的影响温度是一个重要的因素，可以显著影响铝合金材料的力学性质。
以下是一些常见的温度相关参数：-热膨胀系数（C oe ff i ci en to fT he rm alE x pa ns io n）：材料随温度变化而产生的长度变化。
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移
或者断裂Gf耗散能量 决定。
.4.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
1.1.2 材料失效准则
参考应变率， 为塑性应变率。 由下式确定：
(
0 ) transiton
/(melt
) transition
for p transition for transition melt
1
for f melt
是当前温度，melt
是熔点， transition
.4.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
1.1.2 材料失效准则
实现切屑从工件分离，本文采用的是剪切失效模型。剪切
失效模型是基于等效塑性应变在积分点的值，当损伤参数达到 1时，单元即失效，失效参数定义如下：
pl
pl
0
pl
f
式中： 为失效参数， 为等效塑性应变初始值， 为等效塑
.4.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
1.1.1 A357的Johnson-Cook本构模型 在切削过程中，工件在高温、大应变下发生弹塑性变形，
被切削材料在刀具的作用下变成切屑时的时间很短，而且被切 削层中各处的应变、应变速率和温度并不均匀分布且梯度变化 很大。因此能反映出应变、应变速率、温度对材料的流动应力 影响的本构方程，在切削仿真中极其关键。当前常用的塑性材 料本构模型主要有：Bodner-Paton、Follansbee-Kocks、 Johns式on中-C第o一ok项、描述Ze了r材ri料lli的-A应rm变s强t化ro效ng应等，模第型二项，反而映只了有流动应 Jo力hn随s对on数-C应o变ok速模率型增描加的述关材系料，高第应三项变反速映率了下流热动应粘力塑随性温变度形升高行为。 J应o指材表材变hn数料征料速s降熔材热o率n低点料软—硬的。应化C化关式变系oo系中强数和k。化；A模热、项、,型软AB分系T、认化B别r数n分为n效为、；别1常C材C应表、表温c料，l示mn征材、在J参材••料0oD考高料熔h、应1n应应点ks变是变o。变TTmn速7速—速T个率T率rrC率待和强mo定参o下化k参考项模表数温系型现；度数如为A，；、下应TmmB表所变、为征示硬n ：化、
性应变增量， 为失效应变。失效应变 设定以来于以下几个方
面：依据塑性应变率，无量纲压应力与偏应力之比p/q(p为压 应力，q为Mises应力),温度，预定义域变量。这里采用 Johnson—Cook模型定义失效应变。
.4.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
1.1.2 材料失效准则
实现切屑从工件分离，本文采用的是剪切失效模型。剪切
.3.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
1.1材料模型
1.1.1 A357的Johnson-Cook本构模型
材料本构模型用来描述材料的力学性质，表征材料变形过程中的 动态响应。在材料微观组织结构一定的情况下，流动应力受到变形程度、 变形速度、及变形温度等因素的影响非常显著。这些因素的任何变化都 会引起流动应力较大的变动。因此材料本构模型一般表示为流动应力与 应变、应变率、温度等变形参数之间的数学函数关系。建立材料本构模 型，无论是在制定合理的加工工艺方面，还是在金属塑性变形理论的研 究方面都是极其重要的。在以塑性有限元为代表的现代塑性加工力学中， 材料的流动应力作为输入时的重要参数，其精确度也是提高理论分析可 靠度的关键。在本课题研究中，材料本构模型是切削加工数值模拟的必 要前提，是预测零件铣削加工变形的重要基础，只有建立了大变形情况 下随应变率和温度变化的应力应变关系，才能够准确描述材料在切削加 工过程的塑性变形规律，继而才能在确定的边界条件和切削载荷下预测 零件的变形大小及趋势。
是室温。
.4.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
1.1.2 材yo
0
图1.1中 yo
和 pl 0
为材料开始损伤时的屈服应力和等效塑
性应变。0pl 是材料失效时即图中D=1时的等效塑性应变。材料失
效时的等效塑性应变0pl 依赖于单元的特征长度，不能作为描述 材料损伤演化的准则。相反，材料损伤演化的准则又等效塑性位upl
失效模型是基于等效塑性应变在积分点的值，当损伤参数达到 1时，单元即失效，失效参数定义如下：
pl
pl
0
pl
f
式中： 为失效参数， 为等效塑性应变初始值， 为等效塑
性应变增量， 为失效应变。失效应变 设定以来于以下几个方
面：依据塑性应变率，无量纲压应力与偏应力之比p/q(p为压 应力，q为Mises应力),温度，预定义域变量。这里采用 Johnson—Cook模型定义失效应变。
.2.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
刀具的儿何参数；
影 装夹条件；
假
响
设
因 切削参；
条
素
件
切削路径
刀具是刚体且锋利，只考虑刀具的温度传导; 忽略加工过程中，由于温度变化引起的金相组 织及其它的化学变化;
被加工对象的材料是各向同性的；
不考虑刀具、工件的振动；
由于刀具和工件的切削厚度方向上，切削工程 中层厚不变，所以按平面应变来模拟；
.4.
论1.文铝主合要金内A3容57切削加工有限元模型
1.1.2 材料失效准则
• pl
pl
f =
d1 d2 exp d3
p q
1
d4
ln
•
o
1
d5
式中： — 为低于转变温度的条件下测得的实效常数。 为
铝合金A357切削加工有限元模拟
Design and Research of General Trajectory Corrector For an Aircraft
汇报人：张怡雯 By：ABAQUS
.1.
论文主要内容 1 铝合金A357切削加工有限元模型 2 abaqus商用仿真软件中限元模型建立 3 模拟结果分析