[发明专利]一种基于ABAQUS的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法

权利要求书

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。