細說切削仿真的技術瓶頸及突破方法

2016-12-16 by:CAE仿真在線來源:互聯網

切削仿真技術的水很深,因此有諸多瓶頸有待突破,具體內容包括以下四個方面:

一、材料本構(雜);

二、去除尺度(廣);

三、數據對標(難);

四、仿真效率(低)。

首先,切削仿真領域的材料本構總的來說包括:彈塑性材料本構,主要是鈦合金、鋁合金和鋼材等;硬脆材料本構,主要包括陶瓷、玻璃、藍寶石等;這兩種本構參數基本算是公開透明的,但是仍舊需要反復調試才能達到預期的效果。關鍵是一些復合材料的本構,比如碳碳化硅、鋁基碳化硅、碳碳等,這些材料的宏觀本構一直是制約復合材料切削仿真技術的關鍵問題。

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現,而且后續的對標也會有很大的困難,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則可以達到不錯的效果,但是依然無法采用實驗驗證。

再次,數據對標包括材料力學試驗本構參數的標定和切削仿真輸出量和試驗值的對比。前者可以通過單個單元的相關力學試驗仿真來標定,后者需要通過仿真和試驗對比來確定。一般來講,我們做切削仿真應該是在材料力學參數準確的前提下,先建立一個小的模型,然后反復調試再和實驗對比,如果吻合的較好,則可以繼續使用這個模型做后續的工藝仿真!

最后說下切削仿真效率,二維的還可以,一般的仿真幾個小時就可以完成(8線程筆記本、不開質量縮放);三維切削仿真效率大都很低(打開質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算,經我們檢測,銑削仿真走一刀(深度2毫米,長度10毫米)用16核128G內存工作站需要算兩到三天。用超算可以并行計算,但是對提高仿真效率的作用不是很明顯。

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