細(xì)說切削仿真的技術(shù)瓶頸及突破方法

2016-12-16 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

切削仿真技術(shù)的水很深,因此有諸多瓶頸有待突破,具體內(nèi)容包括以下四個(gè)方面:

一、材料本構(gòu)(雜);

二、去除尺度(廣);

三、數(shù)據(jù)對標(biāo)(難);

四、仿真效率(低)。

首先,切削仿真領(lǐng)域的材料本構(gòu)總的來說包括:彈塑性材料本構(gòu),主要是鈦合金、鋁合金和鋼材等;硬脆材料本構(gòu),主要包括陶瓷、玻璃、藍(lán)寶石等;這兩種本構(gòu)參數(shù)基本算是公開透明的,但是仍舊需要反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到預(yù)期的效果。關(guān)鍵是一些復(fù)合材料的本構(gòu),比如碳碳化硅、鋁基碳化硅、碳碳等,這些材料的宏觀本構(gòu)一直是制約復(fù)合材料切削仿真技術(shù)的關(guān)鍵問題。

其次,去除尺度問題。材料加工中的去除尺度,可分為毫米級、微米級和納米級,毫米級的切削仿真比較適合用有限元的方法解決,但是微米和納米級別的跨尺度切削仿真由于軟件本身精度所限不容易通過有限元的方法來實(shí)現(xiàn),而且后續(xù)的對標(biāo)也會有很大的困難,尤其是納米級別的切削仿真最好不用有限元,而如果用分子動力學(xué)則可以達(dá)到不錯(cuò)的效果,但是依然無法采用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

再次,數(shù)據(jù)對標(biāo)包括材料力學(xué)試驗(yàn)本構(gòu)參數(shù)的標(biāo)定和切削仿真輸出量和試驗(yàn)值的對比。前者可以通過單個(gè)單元的相關(guān)力學(xué)試驗(yàn)仿真來標(biāo)定,后者需要通過仿真和試驗(yàn)對比來確定。一般來講,我們做切削仿真應(yīng)該是在材料力學(xué)參數(shù)準(zhǔn)確的前提下,先建立一個(gè)小的模型,然后反復(fù)調(diào)試再和實(shí)驗(yàn)對比,如果吻合的較好,則可以繼續(xù)使用這個(gè)模型做后續(xù)的工藝仿真!

最后說下切削仿真效率,二維的還可以,一般的仿真幾個(gè)小時(shí)就可以完成(8線程筆記本、不開質(zhì)量縮放);三維切削仿真效率大都很低(打開質(zhì)量縮放可以在一定程度上提高效率,但是會影響切削效果且仿真精度難以保證)。因此,一般需要用工作站來計(jì)算,經(jīng)我們檢測,銑削仿真走一刀(深度2毫米,長度10毫米)用16核128G內(nèi)存工作站需要算兩到三天。用超算可以并行計(jì)算,但是對提高仿真效率的作用不是很明顯。

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