ABAQUS切削分析中材料的定义

切削过程涉及到弹性力学，塑性力学、热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，很难处理材料属性(material property)问题。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中保证单位量纲的一致性，本例使用m ,kg ,N ,S。默认密度大小与温度无关。

2、ElasticSTEEL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)。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。material editor: Mechanical- Plasticity -Plastic: Hardening: -Johnson-Cook

Johnson-Cookplasticity model使用于绝热瞬时动态仿真，可以和Johnson-Cook dynamicfailure model一起使用，也可以和progressive damage and failure models一起使用。定义Plastic子选项中的率相关参数:

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，并定义SHEAR DAMAGE子选项的损伤演化Damage Evolution

5、材料热相关参数切削的过程中必然会有热的产生及扩散，因此做切削过程仿真分析时必须考虑材料的热相关参数，经常必须定义的热相关参数有线膨胀系数、热传导率、比热等。Inelastic Heat Fraction用来表征非弹性耗散能转化为热量的比率。