CN111090962A - 一种基于abaqus的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，包括：S11.建立蜂窝复合材料超声切削过程的蜂窝材料层状模型和刀具模型；S12.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型定义材料属性；S13.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行网格划分；S14.对蜂窝材料层状模型和刀具模型进行装配、定位；S15.设置蜂窝材料层状模型各层之间的约束及蜂窝材料模型和刀具模型之间的约束；S16.根据超声切削运动特征创建分析步及输出变量；S17.根据刀具模型相对蜂窝材料模型的运动特性设置边界条件和施加载荷；S18.将通过步骤S11‑S17处理的蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型提交至ABAQUS仿真软件的求解器中进行求解运算，得到运算结果。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天、汽车、船舶等技术领域，尤其涉及一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法。
背景技术
Nomex蜂窝复合材料是由芳纶纸浸渍酚醛树脂后仿照自然界蜂巢形状制造而成的一种人造正六边形的具有正交各向异性的材料，重量轻、比强度和比刚度高、自熄性好、绝缘性能和化学特性优良的材料特点使得它成为航空航天、汽车、船舶等领域中不可缺少的重要材料之一，而且应用范围越来越广泛。但Nomex蜂窝复合材料是难加工材料，用传统高速铣削方法加工存在表面质量粗糙、加工效率低、粉尘纤维参杂严重、影响加工人员身体健康等弊端。超声辅助加工具有的低切削力、低功率、断续切削等优势使超声加工技术加工蜂窝材料成为主流技术。
超声辅助加工在难加工材料领域是一项高效、精确的加工手段，它增大了Nomex蜂窝复合材料的应用范围。超声加工能够有效减小切削过程中产生的切削力和切削热、改善蜂窝材料表面质量、提高切削效率。虽然超声辅助加工有很多优点，但还需要对加工工艺进一步优化，提高加工水平，进而增加蜂窝复合材料的研发和生产，加速我国航空航天、船舶及国防事业的发展。实现这些目标就要对切削力、刀具与蜂窝材料的接触特征、材料的破损机理等进行更加深入的研究。目前，很多学者使用实验手段进行了超声加工蜂窝材料工艺的优化，但这些都是基于大量的实验进行的，实验的成本较高，并且实验过程中刀具和材料的接触界面特征、材料的微观破损表面都无法呈现。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，通过仿真手段研究则能够有效弥补超声切削实验本身的缺憾；且有限元仿真不仅可以直观、形象地呈现超声切削过程中刀具和Nomex蜂窝材料接触的界面特征，而且能够实时、方便地获取超声切削过程中的切削力，基本可以预测整个切削加工过程；对Nomex蜂窝材料超声切削过程的切削工艺参数优化、装备开发以及专用刀具研究都具有重要意义。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，包括步骤：
S1.建立蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型；其中，所述仿真模型包括蜂窝材料层状模型和刀具模型；
S2.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型定义材料属性；
S3.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行网格划分；
S4.对所述划分好网格的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行装配、定位；
S5.设置所述蜂窝材料层状模型各层之间的约束以及蜂窝材料模型和刀具模型之间的约束；
S6.根据超声切削运动特征创建分析步及输出变量；
S7.根据所述刀具模型相对蜂窝材料模型的运动特性设置边界条件和施加载荷；
S8.将所述通过步骤S1-步骤S7处理的蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型提交至ABAQUS仿真软件的求解器中进行求解运算，得到运算结果。
进一步的，所述步骤S8后还包括：
S9.将得到的运算结果与实际结果进行比较，若仿真不收敛，则重新执行步骤S1；若仿真大于差异阈值，则重新执行步骤S4。
进一步的，所述步骤S4具体为当蜂窝材料层状模型和刀具模型划分好网格后，对蜂窝材料层状网格部件装配成蜂窝形状，根据超声切削工艺的参数对刀具模型和蜂窝材料模型进行装配、定位。
进一步的，所述步骤S5中还包括将蜂窝材料层状模型各层之间进行绑定。
进一步的，所述步骤S5具体为将绑定好的蜂窝材料模型根据蜂窝材料模型和刀具模型之间的接触状态定义蜂窝材料模型和刀具模型之间的摩擦及约束。
进一步的，所述步骤S6包括：
S61.对蜂窝材料模型施加全约束的边界条件；
S62.控制刀具模型的运动，在刀具模型的Z轴方向施加速度约束，在刀具模型的Y轴方向施加位移约束，并在历史变量中定义超声切削过程中的切削力；在场变量中定义位移、速度、加速度、应力、应变。
进一步的，所述步骤S7具体为将振幅为A、频率为f的具有周期性的超声波作用于刀具模型上，所述刀具模型相对蜂窝材料模型的运动由刀具模型沿所述刀具模型的轴线方向的振动和刀具模型沿加工轨迹的进给运动合成。
进一步的，所述步骤S7中所述刀具沿轴线方向的振动方程为：S1＝Asin(2πft)；所述刀具模型沿加工轨迹的进给方程为：S2＝Vet。
进一步的，所述步骤S2中对蜂窝材料层状模型和刀具模型定义材料属性是通过ABAQUS仿真软件中的Property模块定义的。
进一步的，所述对蜂窝材料层状网格部件装配成蜂窝形状是通过ABAQUS仿真软件中的Assembly模块装配的；所述将蜂窝材料层状模型各层之间进行绑定是通过ABAQUS仿真软件中的Interaction模块绑定的。
与现有技术相比，本发明的目的是在超声切削蜂窝材料时，切削参数对切削效果有很大的影响；切削参数不同，切削过程中产生的切削力、材料的破损等都会发生变化。为了减少实验次数、时间及成本，快速、准确的获取切削过程中的切削力及材料的微观破损形貌等，为工艺参数的选择提供一份简便的方法，加快加工工艺的优化进程，本发明使用ABAQUS有限元分析软件，以刀具实际切削Nomex蜂窝复合材料为依据，对Nomex蜂窝复合材料超声切削过程进行仿真模拟。仿真结果形象、直观、准确、可信度高，可以得到实验中较难得到的数据，而且可以对整个加工过程进行预测，也对实践有很高的指导价值。
附图说明
图1是实施例一提供的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法流程图；
图2是实施例一提供的刀具和层状蜂窝材料仿真模型示意图；
图3是实施例一提供的对刀具和蜂窝材料进行赋予材料属性、网格划分、装配、约束、设置边界条件后的仿真模型示意图；
图4是实施例一提供的对材料施加载荷后的应力云示意图；
图5是实施例一提供的切削工艺参数示意图；
其中，1.蜂窝材料层状模型；2.刀具模型。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法。
实施例一
本实施例一提供一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，如图1-5所示，包括步骤：
S11.建立蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型；其中，所述仿真模型包括蜂窝材料层状模型和刀具模型；
S12.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型定义材料属性；
S13.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行网格划分；
S14.对所述划分好网格的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行装配、定位；
S15.设置所述蜂窝材料层状模型各层之间的约束以及蜂窝材料模型和刀具模型之间的约束；
S16.根据超声切削运动特征创建分析步及输出变量；
S17.根据所述刀具模型相对蜂窝材料模型的运动特性设置边界条件和施加载荷；
S18.将所述通过步骤S11-步骤S17处理的蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型提交至ABAQUS仿真软件的求解器中进行求解运算，得到运算结果。
本实施例中，ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构(应力/位移)问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透/应力耦合分析)及压电介质分析。
其中，ABAQUS包括Part部件功能模块、Property特性功能模块、Assembly装配功能模块、Step分析步功能模块、Interaction相互作用功能模块、Load载荷功能模块、Mesh网格功能模块、Job分析作业功能模块、Sketch绘图功能模块、Visualization后处理功能模块。
Nomex(诺梅克斯)，一种间位芳纶，也称芳纶1313。特点是耐热性好，强度高。它在250℃的温度下，材料性能可较长时间保持稳定。其针刺产品主要用作高温过滤材料及绝缘材料。杜邦NOMEX纸，它是一种芳香族聚酰胺，通常称为芳族聚酰胺，这种材料的分子结构特别稳定，NOMEX的卓越性能就是由此产生的，它具备优越的耐高温、阻燃、无毒、以及较好的电气、机械性能。
在本实施例中，仿真时，采用最小蜂窝体积法和梯度网格划分法。超声切削过程中，蜂窝材料通过双面胶带粘结在固持平台上，可将蜂窝材料底面看作是完全固定的，有限元仿真时对蜂窝材料底面施加全约束的边界条件。为了缩放模型并在尽量不影响仿真精度的前提下采用蜂格的结构仿真模型；同时，为了弥补最小蜂窝体积带来的计算误差，a、b面也采用全约束的边界条件(如图3所示)。因此在有限元仿真时对蜂窝材料底面和a、b面采用全约束的边界条件来模拟蜂窝的实际固持状态。蜂窝材料的仿真模型采用整体撒种子来控制网格密度。当种子撒的较密时，精细的网格提高了有限元仿真精度，但仿真计算所需的时间很长，效率低；当种子撒的较稀时，单元数量减少，仿真计算的时间减少，效率高，但仿真计算精度却无法保证。为了减少仿真计算时间、提高仿真计算精度，采用梯度网格划分方法，即在被刀具切削的蜂窝蜂格处，种子撒的密些，其他蜂窝蜂格处的种子撒的稀些。
具体以刀具超声切削NH-1-1.83-48型号的Nomex蜂窝复合材料过程用ABAQUS软件进行仿真。Nomex蜂窝材料超声切削过程中刀具形状一定，热载荷变化不大，且仿真时切削加工参数容易控制，因此Nomex蜂窝材料超声切削仿真建模主要考虑材料本构关系、蜂窝材料断裂方式、刀具与蜂窝材料之间的摩擦特性。该发明的方法是可以推广到其他复合材料中的，而且也可以使用其他仿真软件按照相似的方法对这些材料进行有限元分析。
在步骤S11中，建立蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型；其中，所述仿真模型包括蜂窝材料层状模型和刀具模型。
蜂窝复合材料超声切削过程仿真模型的建立包括蜂窝材料层状模型1的建立和刀具模型2的建立，如图2所示。为了能反够准确反映蜂窝材料的几何特征，蜂窝材料模型采用结构仿真模型；从后处理的应力-应变云图可知应力和应变主要集中在蜂窝材料与刀具接触的2～3个蜂格上，而且蜂格多的话仿真耗时较长，因此，为了缩短软件计算时间并在尽量不影响仿真计算精度前提下，只取整个蜂窝结构中的5×3个蜂格进行仿真。刀具的相关尺寸按照实际生产的刀具尺寸进行建模。
在本实施例中，蜂窝材料和刀具的三维模型可以直接在ABAQUS中建立，也可以在其他三维建模软件中建立，然后导入ABAQUS中。本实施例选择Pro/E进行建模，长度选择mm作为单位，且后面都用同级量纲。将刀具的三维模型建好后另存为.igs格式，对Nomex蜂窝材料的层状结构进行建模后另存为.stp格式，然后将两种格式的三维模型导入ABAQUS中。其中，本实施例中的刀具为直刀。
在步骤S12中，通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型定义材料属性。
刀具和蜂窝材料的三维模型建立好后，需要在ABAQUS仿真软件的Property特性功能模块中分别对两者的三维模型定义材料属性，这样才能进行物理量的仿真分析。
在本实施例中，芳纶纸的纤维杂乱，酚醛树脂能够均匀进入纸张内部，因此可以将浸渍酚醛树脂后的芳纶纸看作是各向同性的，这简化了仿真，且由于蜂窝壁薄，其材料性能可近似用浸渍酚醛树脂后的芳纶纸代替。根据长时间的超声切削实验，考虑到将蜂窝材料切断及刀具自身的性能，直刀材料选用硬质合金YG6X-1。浸渍酚醛树脂后芳纶纸和直刀的性能参数如下表1。Nomex蜂窝材料的塑性参数参考浸渍酚醛树脂后芳纶纸的应力应变实验曲线如下表2。由于在整个切削过程中蜂窝材料都存在剪切断裂，且为了简化模型并考虑到蜂窝材料的断裂特征，采用剪切断裂模型来模拟超声切削时蜂窝材料的断裂。
表1
表2
在步骤S13中，通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行网格划分。
划分网格是有限元分析中最重要的一步，网格密度、网格类型以及网格划分技巧直接决定有限元仿真的成败并且影响着仿真精度和仿真效率。
在本实施例中，将直刀和Nomex蜂窝材料相接触的区域采用细网格而距离偏远的区域采用粗网格，如图3所示。由于直刀的几何形状比较复杂，则选择free网格划分方法以及C3D4网格单元类型；Nomex蜂窝材料选用sweep网格划分方法以及C3D8R网格单元类型。网格划分完成后生成对应于刀具和Nomex蜂窝材料的网格部件，后面的分析研究都是针对网格部件的。
在步骤S14中，对所述划分好网格的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行装配、定位。
对蜂窝材料的层状结构和刀具划分好网格后，需要在Assembly装配功能模块中先将Nomex蜂窝材料层状网格部件装配成蜂窝形状。然后根据超声切削工艺参数对直刀和Nomex蜂窝材料进行装配、定位。
在本实施例中，划分好网格后，根据超声切削工艺参数对直刀网格部件和Nomex蜂窝材料网格部件进行装配、定位。直刀超声切削工艺参数包括进给速度Ve、切削深度ap、刀具倾角θ、刀具摆角α，如图5。根据大量实验，直刀超声切削工艺参数可以取如下表3所示的值，其中，进给速度是在定义载荷时需要参与超声振动参数的换算的。
表3
在步骤S15中，设置所述蜂窝材料层状模型各层之间的约束以及蜂窝材料模型和刀具模型之间的约束。
在Assembly装配功能模块中装配好的蜂窝结构，只是空间意义上的蜂窝结构，与蜂窝的生产工艺类似的纸张叠层成型类似，层与层之间是孤立的，需要在Interaction相互作用功能模块中将蜂窝的各层之间进行绑定。蜂窝材料绑定好后再根据蜂窝材料和刀具之间的接触特点定义两者之间的摩擦及约束。由于本发明方法针对蜂窝材料而非刀具的磨损及变形，则刀具设置为刚性体，这样既可以减少分析计算时间，也可以提高计算结果的准确性。
在本实施例中，在切削过程中，刀具的变形很小，则设置刀具参考点并对刀具施加刚体约束；对相互孤立的层状蜂窝，将层与层之间相互接触的接触面及接触线绑定在一起形成真正意义上的Nomex蜂窝材料。根据刀具切断蜂窝材料后两之间的接触状态，应用库伦摩擦定律来定义两者之间的摩擦特性，摩擦系数f＝0.2。
在步骤S16中，根据超声切削运动特征创建分析步及输出变量。
根据超声切削运动特征选用显示动态分析步，此外在历史变量中定义超声切削过程中的切削力，在场变量中定义位移、速度、加速度、应力、应变等。
在本实施例中，创建分析步及输出变量
S161.初始分析步：对蜂窝材料施加底面和a、b面的全约束的边界条件；
S162.第一个分析步：控制刀具运动，如图3所示，Z向施加速度约束，Y向施加位移约束；此外在历史变量中定义超声切削过程中的切削力，历史变量的输出只要针对刀具参考点即可；在场变量中定义位移、速度、加速度、应力、应变等，而场变量的输出针对整个三维模型。
在步骤S17中，根据所述刀具模型相对蜂窝材料模型的运动特性设置边界条件和施加载荷。
整个蜂窝材料会对这个蜂格有一个固定作用，因此，为了减小误差，对图3中蜂窝材料模型的a、b面进行全约束，而实际加工时，材料是用双面胶粘在加工机床上的，所以蜂窝材料底面是完全固定的，因此，仿真时材料的底面和a、b面都施加全约束。在刀具超声切削蜂窝材料过程中刀具施加的载荷没有关于力的固定表示形式，此时需要根据刀具相对蜂窝材料的运动特性来定义载荷，当在刀具上施加超声波时，仿真过程中的边界条件、载荷等会随着时间或超声波频率发生改变，这种改变可用幅值曲线来描述。本发明施加给刀具上的超声波是随时间周期变化的，则使用周期型幅值曲线来实现ABAQUS仿真软件中的设定。
在本实施例中，如图3，将振幅为A、频率为f的具有周期性的超声波作用于刀具上时，刀具相对蜂窝材料的运动由刀具沿其轴线方向的振动和刀具沿其加工轨迹的进给运动合成。刀具在自身轴线方向的振动方程为S1＝Asin(2πft)，刀具在进给方向的运动方程为S2＝Vet。假设Z向为进给方向，则刀具在Y、Z方向的运动方程为：
Y轴方向：
sy＝A sin(2πft)·sinθ·cosα；
vy＝A·2πf·cos(2πft)·sinθ·cosα
Z轴方向：
sz＝A sin(2πft)·cosθ·cosα+Vet；
vz＝A·2πf·cos(2πft)·cosθ·cosα+Ve
式中，s为位移，t为时间。
周期型幅值曲线的表达式用傅里叶级数表示为：
式中，A’是在仿真软件中实际要输入的幅值，A0是初始幅值，Ai是余弦项的系数，Bi是正弦项的系数，n是傅里叶级数项的个数，w是圆频率，t0是初始时刻。因为对Z向施加速度约束，Y向施加位移约束，则根据公式：
(w＝2πf)与幅值曲线的对比，在ABAQUS中输入相关数值即可控制直刀运动，通过控制刀具运动可得到不同切削参数对切削力、刀具与蜂窝材料的接触特征、材料的破损机理等的影响。对于蜂窝材料边界条件，在仿真软件中设置U1＝U2＝U3＝UR1＝UR2＝UR3＝0，选取全局坐标系。
在步骤S18中，将所述通过步骤S1-步骤S7处理的蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型提交至ABAQUS仿真软件的求解器中进行求解运算，得到运算结果。
在本实施例中，还包括步骤S19.将得到的运算结果与实际结果进行比较，若仿真不收敛，则重新执行步骤S11；若仿真大于差异阈值，则重新执行步骤S14。
将前面建立的仿真模型提交到ABAQUS求解器进行求解运算，运算完成后在后处理模块中查看切削力、应力-应变、材料破损等，结合实验及实际切削，对运算结果进行分析和评价，如果仿真结果与实际结果相差较大或者在运算过程中结果不收敛，则重新回到步骤S11，改变仿真模型重新进行运算，直到仿真结果与实际结果相近；若仿真结果接近实际结果，则回到步骤S14，改变切削工艺参数，通过切削力、材料破损等找到最合适的切削工艺参数组合。
本实施例采用最小蜂窝体积法和梯度网格划分法，不仅提高了仿真软件的计算效率，还提高了仿真精度。本实施例方法虽是用直刀超声切削Nomex蜂窝材料为例进行仿真，但仍适用于其他材料超声切削过程的仿真，只要对刀具性能参数、切削工艺参数进行改变即可。方法中对刀具进行网格划分时使用free网格划分方法就是考虑到不同形状的刀具的使用；本实施例不同于实验的复杂、繁琐，操作简单，只需在软件中改变数值重新计算，计算结果准确性高，而且该软件使用方便，易掌握。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，包括步骤：
S1.建立蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型；其中，所述仿真模型包括蜂窝材料层状模型和刀具模型；
S2.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型定义材料属性；
S3.通过ABAQUS仿真软件分别对建立的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行网格划分；
S4.对所述划分好网格的蜂窝材料层状模型和刀具模型进行装配、定位；
S5.设置所述蜂窝材料层状模型各层之间的约束以及蜂窝材料模型和刀具模型之间的约束；
S6.根据超声切削运动特征创建分析步及输出变量；
S7.根据所述刀具模型相对蜂窝材料模型的运动特性设置边界条件和施加载荷；
S8.将所述通过步骤S1-步骤S7处理的蜂窝复合材料超声切削过程的仿真模型提交至ABAQUS仿真软件的求解器中进行求解运算，得到运算结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S8后还包括：
S9.将得到的运算结果与实际结果进行比较，若仿真不收敛，则重新执行步骤S1；若仿真大于差异阈值，则重新执行步骤S4。
3.根据权利要求1所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S4具体为当蜂窝材料层状模型和刀具模型划分好网格后，对蜂窝材料层状网格部件装配成蜂窝形状，根据超声切削工艺的参数对刀具模型和蜂窝材料模型进行装配、定位。
4.根据权利要求3所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S5中还包括将蜂窝材料层状模型各层之间进行绑定。
5.根据权利要求4所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S5具体为将绑定好的蜂窝材料模型根据蜂窝材料模型和刀具模型之间的接触状态定义蜂窝材料模型和刀具模型之间的摩擦及约束。
6.根据权利要求1所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S6包括：
S61.对蜂窝材料模型施加全约束的边界条件；
S62.控制刀具模型的运动，在刀具模型的Z轴方向施加速度约束，在刀具模型的Y轴方向施加位移约束，并在历史变量中定义超声切削过程中的切削力；在场变量中定义位移、速度、加速度、应力、应变。
7.根据权利要求6所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S7具体为将振幅为A、频率为f的具有周期性的超声波作用于刀具模型上，所述刀具模型相对蜂窝材料模型的运动由刀具模型沿所述刀具模型的轴线方向的振动和刀具模型沿加工轨迹的进给运动合成。
8.根据权利要求7所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S7中所述刀具沿轴线方向的振动方程为：S1＝Asin(2πft)；所述刀具模型沿加工轨迹的进给方程为：S2＝Vet。
9.根据权利要求1所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述步骤S2中对蜂窝材料层状模型和刀具模型定义材料属性是通过ABAQUS仿真软件中的Property模块定义的。
10.根据权利要求4所述的一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法，其特征在于，所述对蜂窝材料层状网格部件装配成蜂窝形状是通过ABAQUS仿真软件中的Assembly模块装配的；所述将蜂窝材料层状模型各层之间进行绑定是通过ABAQUS仿真软件中的Interaction模块绑定的。
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|---|---|---|---|
| CN202010058722.8A CN111090962A (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种基于abaqus的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法 |
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