[發(fā)明專利]一種金剛石圓鋸片鋸切系統(tǒng)建模及硬脆材料鋸切加工過程數(shù)值模擬方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110164527.8
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN113158413A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田永軍;陳彬杰;陳喆;杜偉軒;周世豪;劉仁虎;武澤孟
• 申請（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)（中國職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)教師進(jìn)修中心）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

1.一種金剛石圓鋸片鋸切系統(tǒng)建模方法，其特征在于：該方法包括：

步驟1，問題域定義：根據(jù)實際工況定義鋸切系統(tǒng)主要組成部分：金剛石圓鋸片、夾盤及工件，對上述鋸切系統(tǒng)利用三維制圖處理軟件進(jìn)行三維幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計；

步驟2，離散化問題域及定義材料本構(gòu)參數(shù)：對所述的幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)入CAE前處理器Hypermesh進(jìn)行幾何檢查和修正，消除幾何模型中的間隙、重疊和缺損，以免對仿真結(jié)果造成影響，利用FEM技術(shù)將幾何結(jié)構(gòu)離散為Solid164三維單元構(gòu)成實體結(jié)構(gòu)；

對所述的工件實體結(jié)構(gòu)進(jìn)行FEM-SPG算法重構(gòu)，將工件分為SPG域和FEM域，SPG域為切割區(qū)域，F(xiàn)EM域為切割區(qū)兩側(cè)區(qū)域，SPG域與FEM域的接觸界面通過共節(jié)點形式進(jìn)行耦合；

步驟3，根據(jù)所述的金剛石圓鋸片基體、鋸齒節(jié)塊、夾盤及工件實體模型選擇與定義材料本構(gòu)模型，對所述的實體結(jié)構(gòu)賦予材料屬性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石圓鋸片鋸切系統(tǒng)建模方法，其特征在于：在步驟1中，所述工件為石材或混凝土工件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石圓鋸片鋸切系統(tǒng)建模方法，其特征在于：在步驟1中，所述三維制圖處理軟件為UG、Proe或Solidworks。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石圓鋸片鋸切系統(tǒng)建模方法，其特征在于：在步驟1中，所述金剛石圓鋸片由合金基體與間隔設(shè)置于合金基體圓周的鋸齒節(jié)塊組成；所述的夾盤結(jié)構(gòu)為兩個圓盤結(jié)構(gòu)，分別鎖緊于金剛石圓鋸片兩側(cè)，可帶動加工工具運動。

5.一種基于金剛石圓鋸片鋸切系統(tǒng)的硬脆材料鋸切加工過程數(shù)值模擬方法，其特征在于：

步驟1，問題域定義：根據(jù)實際工況定義鋸切系統(tǒng)主要組成部分：金剛石圓鋸片、夾盤及工件，對上述鋸切系統(tǒng)利用三維制圖處理軟件進(jìn)行三維幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計；

步驟2，離散化問題域及定義材料本構(gòu)參數(shù)：對所述的幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)入CAE前處理器Hypermesh進(jìn)行幾何檢查和修正，消除幾何模型中的間隙、重疊和缺損，以免對仿真結(jié)果造成影響，利用FEM技術(shù)將幾何結(jié)構(gòu)離散為Solid164三維單元構(gòu)成實體結(jié)構(gòu)；

對所述的工件實體結(jié)構(gòu)進(jìn)行FEM-SPG算法重構(gòu)，將工件分為SPG域和FEM域，SPG域為切割區(qū)域，F(xiàn)EM域為切割區(qū)兩側(cè)區(qū)域，SPG域與FEM域的接觸界面通過共節(jié)點形式進(jìn)行耦合；

步驟3，根據(jù)所述的金剛石圓鋸片基體、鋸齒節(jié)塊、夾盤及工件實體模型選擇與定義材料本構(gòu)模型，對所述的實體結(jié)構(gòu)賦予材料屬性；

步驟4，定義問題域初始條件、接觸條件：根據(jù)實際工況施加給夾盤三維實體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度，夾盤運動帶動所述的金剛石圓鋸片與所述的工件實體三維結(jié)構(gòu)發(fā)生接觸，進(jìn)而去除工件實體多余的材料實現(xiàn)鋸切加工；

所述的金剛石圓鋸片與工件間的接觸算法為CONTACT_AUTO_NODES_TO_SUR-FACE，并根據(jù)實際工況定義兩者之間的動摩擦因數(shù)和靜摩擦因數(shù)；

步驟5，定義邊界條件：所述的工件實體兩側(cè)面，在金剛石圓鋸片進(jìn)給速度平行方向上全約束狀態(tài)；采用NON-REFLECT無反射邊界條件定義工件的后端面及底面，避免工件因邊界處的波反射對計算結(jié)果帶來不利因素；根據(jù)預(yù)設(shè)的切割深度定義金剛石圓鋸片與工件之間的相對位置關(guān)系；

步驟6，計算求解：根據(jù)預(yù)設(shè)的切割長度和進(jìn)給速度定義金剛石圓鋸片運行時間；將上述K文件整理并通過LS-DYNA進(jìn)行顯式動力學(xué)計算，得到計算結(jié)果；

步驟7，后處理分析：將計算結(jié)果導(dǎo)入后處理分析軟件LS-PREPOST分析鋸切力、鋸片表面振動信息，表征工件加工過程損傷變形行為。