细说切削仿真的技术瓶颈及突破方法

2016-12-16 by:CAE仿真在线来源:互联网

切削仿真技术的水很深,因此有诸多瓶颈有待突破,具体内容包括以下四个方面:

一、材料本构(杂);

二、去除尺度(广);

三、数据对标(难);

四、仿真效率(低)。

首先,切削仿真领域的材料本构总的来说包括:弹塑性材料本构,主要是钛合金、铝合金和钢材等;硬脆材料本构,主要包括陶瓷、玻璃、蓝宝石等;这两种本构参数基本算是公开透明的,但是仍旧需要反复调试才能达到预期的效果。关键是一些复合材料的本构,比如碳碳化硅、铝基碳化硅、碳碳等,这些材料的宏观本构一直是制约复合材料切削仿真技术的关键问题。

其次,去除尺度问题。材料加工中的去除尺度,可分为毫米级、微米级和纳米级,毫米级的切削仿真比较适合用有限元的方法解决,但是微米和纳米级别的跨尺度切削仿真由于软件本身精度所限不容易通过有限元的方法来实现,而且后续的对标也会有很大的困难,尤其是纳米级别的切削仿真最好不用有限元,而如果用分子动力学则可以达到不错的效果,但是依然无法采用实验验证。

再次,数据对标包括材料力学试验本构参数的标定和切削仿真输出量和试验值的对比。前者可以通过单个单元的相关力学试验仿真来标定,后者需要通过仿真和试验对比来确定。一般来讲,我们做切削仿真应该是在材料力学参数准确的前提下,先建立一个小的模型,然后反复调试再和实验对比,如果吻合的较好,则可以继续使用这个模型做后续的工艺仿真!

最后说下切削仿真效率,二维的还可以,一般的仿真几个小时就可以完成(8线程笔记本、不开质量缩放);三维切削仿真效率大都很低(打开质量缩放可以在一定程度上提高效率,但是会影响切削效果且仿真精度难以保证)。因此,一般需要用工作站来计算,经我们检测,铣削仿真走一刀(深度2毫米,长度10毫米)用16核128G内存工作站需要算两到三天。用超算可以并行计算,但是对提高仿真效率的作用不是很明显。

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