abaqus二维切削结论
二维正交铣削加工有限元仿真分析
ｎｔ ｌｍ ｅ ｔａ ａｙ ｉ ｓ ｆｗａ ｅＡＢＡＱＵＳ，ｈ ａ ｅ ｉｅｅｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｏｔ ｒ ｔ ｅｐ ｐ ｒ
ｓｍｕｌ ｔ ｓ ａ ａ ｌ ｚ ｓ ｈｅ ｒ ｎ ｏ ｈｅ ｔ ｅ ｓ ｉ ａ ｅ ｎｄ ｎａ ｙ ｅ ｔ ｔ ｅ ｄｓ ｆ ｔ ｓ ｒ ｓ ， ｓ ｒ ｉ ａ ｌｉ ｇ ｆ ｒ ｅ ｏ ｈｅ ｗｏ ｋ ｅ ｅ ｉ ｈｅ ２ ｔ ａｎ ｎｄ ｍｉｌｎ ｏ ｃ ｆｔ ｒ ｐｉｃ ｎ ｔ Ｄ ｍｉｌｎ ｏ ｅ ｓ ｌｉ ｇ ｐｒ ｃ ｓ ．Ｔｈｅ ｃ ｎｔ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｃ ｎｃ ｒ ｄ ｅ — ｏ ｒ ｓ ｏ ｔ ｏ ｅ ｎｅ ｘ ｉｔｎｇ ｃ ｔ ｉ ｈ ｏ ｙ Ｓ Ｏ Ｓｔ ｒ ｎｄｓａ ｅｔ ｕ ． ｓ ｉ ｕ ｔｎｇ ｔ ｅ ｒ Ｈ Ｗ ｈｅ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ Ｋｅ ｒ ： ＷＯ — ｄｉ ｅ ｉ ｎａ ｉｌｎ ＦＥＡＳ； ｙ ｗｏ ｄｓ ｔ ｍ ｎｓｏ ｌｍ ｌｉ ｇ； ｍａ ｅ ｉ ｌｆ ｉｕ ｅ； ｔｅ ｓａ ｔ ａ ｎ ｔ ｒａ ａｌ ｒ ｓ ｒ ｓ ｎｄ ｓ ｒ ｉ
动 对模 拟过程 的影 响 ， 且 因刀 具 锋利 而 忽 略 了后 并
０ 引 言
自２ Ｏ世纪 ９ Ｏ年 代 以来 ， 国外 数 控铣 削 加 工 呈
刀 面对 已加工 表 面的影 响 。第 ３ 假设保 证 了切削 个
模 拟过程 的稳 定性 。 正 交 切 削 加 工有 限 元 模 拟模 型 如 图 １ 示 ， 所 在
合有 限元 分析软 件 Ａ ＡＱＵＳ中材料 的 失效 与 切屑 Ｂ 分 离准则 ， 拟 了二 维铣 削加 工过程 中工件 的 应 力、 模
应 变和铣 削 力的 变化 趋 势 ， 与相 关切 削加 工 理 论对 比 分析 ， 明其 变化 趋势是 正确 的 。 说
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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
执行网格划分
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Abaqus零件网格划分
零件CHIP网格划分：
点击 ，选择上 长边，进行边布种 ，确定
弹出图中，选择 按个数补种，单元数 250
接下来，以相同方式按 顺时针布种，数目分别 为6，20，6，250，20，20
3.同理，赋予其他零件对应的截面属性
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Abaqus模型装配
常用操作：
导入模型 阵列
平移实例
旋转实例
合并、切割实例
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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
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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
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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
4.在道具右上创建一个参考点， 5.其他零件生成网格零件
便于施加载荷和输出切削力
如图
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Abaqus赋予材料属性
常用操作：
创建材料，设置材料参数
金属切削实例教程(ABAQUS)
ABAQUS 切削仿真实例
1. 模型建立
本实例采用的单位制为：///mm t N Mpa 。
1.1工件模型
将平面壳拆分为三个小矩形块 Chip+Seperation+Workpiece
宽度上尺寸依次为：0.15+0.025+0.925=1.1
1.2刀具模型
2.1工件属性设置
Steel-2CR13
Seperation 截面属性
Workpiece 截面属性
Chip 截面属性
Steel-2CR13S 剪切损伤
子选项
塑性
YW
材质属性
Tl 截面属性
2.3赋予截面属性的部件视图
3.网格划分
3.1工件网格划分
长边布种宽边布种
Seperation网格划分(种子布置:长(125)*宽(1)，其它设置同Chip)
Workpiece网格划分(种子布置:长(125)*宽(38)，其它设置同Chip)
3.2刀具网格划分
左侧边布种右侧边布种顶边布种底边布种
3.3生成网格部件
4.装配
5.分析步设定
6.1接触属性定义
6.2接触属性定义
后刀面
前刀面
Chip 右边和顶边
7.载荷和边界条件定义
8.提交作业
9.结果。
abaqus切削模拟教程
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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
abaqus切削模拟教程
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Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
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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’
3.同理，赋予其他零件对应的截面属性
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Abaqus模型装配
常用操作：
导入模型 阵列
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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
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Abaqus定义边界条件和载荷
定义约束边界条件：
1.夹持工件：点
，命名Fix
_works,继续，区域选择‘ENCASTRE’
，选择完全固定
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Abaqus定义边界条件和载荷
定义约束边界条件：
2.定义刀具移动：建边界‘Move-TOOL’， 载荷类型‘速度’，施加点选参考点，速 度大小，方向，幅值如下
基于Abaqus的钛合金切削仿真
二
Abaqus软件介绍
1978年，法国SIMULIA公司推出一款功能强大的有限元分析软件——Abaqus，它可以 完成简单的有限元分析和模拟非常庞大复杂的模型，尤其是解决工程中大型模型的高度非 线性问题[4]：
ABAQUS 主要分析模块
ABAQUS/CAE
ABAQUS/Standard ABAQUS/Explicit ABAQUS/CFD ABAQUS/View ABAQUS/Design ABAQUS/Aqua
三 基于abaqus的钛合金切削案例
3.2.2 模型计算及后处理
图3-11 切削中，不同刀具前角γa和进给速度下的切屑的温度分布（V=120m/min、摩擦系数ua=0.7。 （a）γa=15 ° 、f=0.06mm/rev （b） γa= — 6 ° 、f=0.06mm/rev （c）γa=15 ° 、f=0.1mm/rev （d） γa= — 4 ° 、f=0.1mm/rev
结论：刀具前角越大，进给速度越小，越不容易断屑，从而形成带状切屑，此时 切屑过程平稳，切削力波动小，已加工表面的表面粗糙度值较小。
三 基于abaqus的钛合金切削案例
3.2.2 模型计算及后处理
四
总结
1、钛合金在切削过程中，切削速度越小，进给量越小，刀具前角越大，越 不容易断屑，从而形成带状切屑，此时切屑过程平稳，切削力波动小，已加工 表面的表面粗糙度值较小。 2、用ABAQUS软件可以很好地模拟钛合金的切削过程，我们可以通过多次改 变某一参数，分析该参数对切削过程的影响，从而优化钛合金的切削过程。
3.2.2 模型计算及后处理
图3-7 scalar stiffness degradatio基于abaqus的钛合金切削案例
abaqus切削模拟教程[优质ppt]
![abaqus切削模拟教程[优质ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/046f6c0d0722192e4536f6a6.png)
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
(完整版)abaqus切削模拟教程
Abaqus零件网格划分
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
执行网格划分
Abaqus零件网格划分
零件CHIP网格划分：
点击 ，选择上 长边，进行边布种 ，确定
弹出图中，选择 按个数补种，单元数 250
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
5.点‘热学’‘非弹性热份额’
6.点‘热学’‘比热’，输入参数
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169_FAIL的参数：
1.点 ，选GH4169，‘复制’， 命名‘GH4169_FAIL’
2.选‘GH4169_FAIL’，点‘编辑’‘力学’ ‘延性金属损伤’‘剪切损伤’，破坏机
武汉理工大学
基于Abaqus的刀具切削仿真
Abaqus的功能介绍
• 线性静力学，动力学和热传导学 • 非线性和瞬态分析 • 多体动力学分析
Abaqus的界面介绍
切削模拟的假设条件
本文建立的金属切削加工热力耦合有限元模 型是基于以下的假设条件:
• 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
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
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abaqus二维切削结论
Abaqus二维切削结论
一、引言
二维切削是机械加工中常见的一种加工方法，通过刀具对工件进行旋转切削，形成所需的形状和尺寸。
为了研究切削过程的力学行为和切削效果，数值模拟成为了一种有效的方法。
本文以ABAQUS为工具，通过建立切削仿真模型，探讨了二维切削的几个关键问题，包括切削力分布、变形情况以及表面粗糙度等方面的结论。
二、建模与参数设定
在进行数值模拟前，首先需要建立切削仿真模型。
本文选择了位于切削区域中央的工件，刀具的旋转轴垂直于工件表面。
刀具被视为圆柱体，工件则被视为一个具有特定尺寸的矩形块。
在模型参数设定方面，我们将切削速度设定为固定值，同时假设切削过程中没有冷却和润滑，切削过程中产生的热量不会被有效地带走。
这样可以更加清晰地观察切削过程的力学行为。
三、切削力分布
切削力是切削过程中最为重要的参数之一，对于工件表面的损伤情况有直接的影响。
通过数值模拟，我们可以得到切削力在刀具与工件接触面上的分布情况。
根据模拟结果，我们观察到切削力在刀具接触点处达到最大值，并且向着刀具的边缘逐渐减小。
这是因为在刀具接触点处，切削速度最大，而在刀具边缘则为零，导致切削力分布呈现出这样的形态。
四、变形情况
在切削过程中，工件会发生一定的变形，特别是对于某些材料而言，切削过程中会引起材料的弹塑性变形。
通过数值模拟，我们可以观察到工件在切削过程中的变形情况。
根据模拟结果，我们发现切削过程中工件表面出现了一定的弯曲。
这是由于切削力的作用下，工件受到了一定的弯曲载荷，导致工件发生了一定的形变。
同时，我们还可以观察到切削过程中工件表面的位移情况，这些位移主要是由于工件在切削过程中受到的切削力的作用。
五、表面粗糙度
表面粗糙度是切削加工最直观的参数之一，就是工件表面的不平整程度。
通过数值模拟，我们可以对切削过程中的表面粗糙度进行预测。
根据模拟结果，我们可以得到工件表面的高度分布情况。
我们可以看到，在切削过程中，工件表面产生了一定的波状起伏。
这是由于刀具在切削过程中的剪切作用引起的，切削过程中的微小刀痕造成了工件表面的不规则性，从而导致表面粗糙度的增加。
六、结论
通过以上的数值模拟分析，我们得到了以下结论：
1.在切削过程中，切削力在刀具与工件的接触面上呈现出一定的分布规律，最大值出现在刀具接触点处。
2.切削过程中，工件会发生一定的弹塑性变形，表现为表面的弯曲和位移。
3.切削过程中，工件表面的粗糙度会增加，表现为波状起伏的形态。
通过以上的结论，我们可以更好地理解二维切削过程的力学行为和效果，为优化加工方案提供参考依据，同时也为进一步深入研究切削过程提供了一定的基础。