Abaqus切削模拟教程.pptxVIP

Abaqus切削模拟教程

汇报人：AA

2024-01-19

切削模拟基本概念与原理

建立切削模型前期准备

切削过程模拟实现步骤详解

案例分析：金属切削过程模拟实践

案例分析：非金属材料切削模拟实践

总结与展望

contents

目

录

01

切削模拟基本概念与原理

切削是一种通过去除材料来制造零件或改变其形状的过程。

切削定义

切削工具

切削参数

包括刀具、夹具等，用于将材料从工件上去除。

切削速度、进给量、切削深度等，影响切削效率和工件质量。

03

02

01

02

建立切削模型前期准备

1

2

3

在CAD软件中创建切削工具、工件和夹具的几何模型。确保模型尺寸精确，以反映实际切削条件。

构建切削几何模型

将创建的几何模型导出为适当的格式（如STEP、IGES等），然后在Abaqus中导入这些文件。

导入Abaqus

在Abaqus中调整切削工具、工件和夹具的相对位置，确保它们正确装配并反映实际切削过程。

模型定位与装配

03

设置材料方向

对于各向异性材料，需要定义材料的方向性，以确保模拟结果的准确性。

01

选择材料模型

根据切削工具和工件的实际材料，选择合适的材料模型，如弹性模型、塑性模型等。

02

定义材料属性

输入材料的物理属性，如密度、弹性模量、泊松比等。对于塑性材料，还需要定义屈服强度、硬化模量等。

根据模型的复杂性和精度要求，选择合适的网格类型，如四面体网格、六面体网格等。

网格类型选择

在关键区域（如切削区域、接触区域）使用较密的网格，以提高模拟精度。在非关键区域使用较粗的网格，以节省计算资源。

网格密度设置

在划分网格后，进行网格质量检查，确保没有畸形网格或不良网格连接。这有助于提高模拟的稳定性和准确性。

网格质量检查

03

切削过程模拟实现步骤详解

在Abaqus中，首先需要定义工件的固定边界，通常选择工件的底面或侧面进行完全固定（U1=U2=U3=0）。

定义边界条件

切削载荷可以通过定义刀具的运动来实现，包括切削速度、切削深度和进给量。这些参数可以根据实际切削条件进行设置。

施加切削载荷

在切削过程中，需要考虑刀具与工件之间的摩擦生热。可以设置摩擦系数和热传导系数来模拟这一过程。

摩擦与热边界条件

选择求解器

根据模拟的精度和计算资源，可以设置合适的时间步长、网格精度等参数。

设置求解参数

监控求解过程

在求解过程中，可以通过Abaqus的监控工具实时查看求解状态、内存占用和计算时间等信息。

Abaqus提供了多种求解器，如Standard和Explicit。对于切削模拟，通常选择Explicit求解器，因为它更适用于处理高度非线性和动态问题。

通过结果后处理，可以查看切削过程中的切削力变化，包括主切削力、进给力和背向力。

查看切削力

分析温度分布

观察切屑形态

利用动画展示结果

切削过程中会产生大量的热量，通过后处理可以查看温度分布情况，以评估热对切削过程的影响。

切屑形态是评价切削效果的重要指标之一。通过后处理可以观察切屑的形成过程以及切屑的形态特征。

Abaqus支持将模拟结果制作成动画，以便更直观地展示切削过程和结果。

04

案例分析：金属切削过程模拟实践

案例背景

金属切削是制造业中常见的加工过程，涉及复杂的物理现象，如材料去除、切削力、切削热等。通过数值模拟，可以深入理解切削过程，优化切削参数，提高加工效率和质量。

问题提出

如何基于Abaqus软件建立金属切削模型，模拟切削过程，并分析切削力、切削热等关键参数？

求解设置

选择合适的求解器和计算参数，进行模拟计算。

施加边界条件和载荷

定义切削工具的运动轨迹和速度，施加被切削材料的固定约束和切削力。

网格划分

对几何模型进行网格划分，选择合适的网格类型和大小，以确保模拟的准确性和效率。

建立几何模型

在Abaqus中创建切削工具和被切削材料的几何模型，定义材料属性和边界条件。

定义接触和摩擦

设置切削工具与被切削材料之间的接触和摩擦条件，以模拟实际的切削过程。

05

案例分析：非金属材料切削模拟实践

切削过程模拟

根据实际切削参数（如切削速度、进给量、切削深度等），在Abaqus中设置相应的边界条件和载荷，进行切削过程的模拟计算。

建立几何模型

根据实际切削加工情况，在Abaqus中建立刀具和工件的几何模型，并设置相应的边界条件和约束。

材料属性定义

根据非金属材料的物理和力学性质，定义材料的弹性模量、泊松比、密度、硬度等参数，并考虑材料的非线性行为。

网格划分与接触设置

对刀具和工件进行合适的网格划分，以保证计算精度和效率。同时，设置刀具与工件之间的接触关系，包括摩擦系数、热传导系数等。

切削力分析：通过提取模拟结果中的切削力数据，分析切削力随切削参数的变化规律，以及切削力对加工质量的影响。同时，可以将模拟结果与实验结果进行对比验证