Abaqus中的钻孔（扩孔）模拟技术

Part模块：

钻孔分析就两个Part，一个是钻头（模型是网上找的），一个是毛坯（根据钻头的直径自己画的）。钻头为麻花钻，直径为12mm。毛坯为24mm×24mm×10mm立方体，中心孔直径为10mm。整个扩孔分析相当于孔的直径扩大2mm。

Part模块：

钻头设置为刚体，但是钻头是三维模型，无法直接在Part的Type中直接定义为离散刚体，因为只有面（Shell）才能定义为刚体，所以应先将实体模型转变为壳模型（只有最外部的表面，内部是空的）。否则需要划分实体网格，然后在Interaction的Constraint里面定义刚体。为减少计算量，采用上述的第一种方法。

   将Solid模型转变为Shell模型
 

Property模块：

毛坯的材料为铝合金，密度为2.8E-9t/mm3，弹性模型为71900MPa，泊松比为0.33，损伤与塑性参数使用的是JC本构（见下图），Damage Evolution（损伤演化）使用的是失效位移。同样的模型总共做了3个分析，分别设置了三个失效位移分别为0.18mm，0.15mm，0.165mm。我用的单位制是N，mm，MPa，t。

   AL的损伤演化（JC本构）
 

   AL的塑性参数（JC本构）
 

Assembly模块：

将钻头与毛坯装配即可，位置自己调一下

Step模块：

使用Explicit显示动力学，分析时间为0.1s。场变量与历史输出变量的设置默认（涉及到材料的实效时勾选场变量中的STATUS）。

三个分析设置了三种质量缩放系数，使用的是最小时间步长的控制方式。前两个分析使用的质量缩放系数相同均为2.5E-7，第三个分析的质量缩放系数为4E-7。

   前两个分析的质量缩放系数
 

Interaction模块：

建立钻头与毛坯的接触关系，接触属性为法向硬接触（Hard Contact），切向摩擦接触，罚摩擦系数为0.1（这里接触的设置有问题，后处理的动画中可以看出，没有切屑与毛坯的自接触）。

Load模块：

毛坯的4个侧面约束6个自由度。

因为笔记本带不动，根据分析步的时间，刀具的速度是我自己随意设定的。

   刀具的速度
 

Mesh模块：

网格还是划分六面体网格，接触区域的网格一定要加密，要不然切屑不好看。网格的属性设置默认。网格的最小尺寸为0.2mm，材料中损伤演化设置失效位移的大小与网格的最小尺寸有关，这个要自己去尝试。

Visualization后处理模块：

   失效位移0.18mm质量缩放的最小时间步长为2.5E-7
 

   失效位移0.15mm质量缩放的最小时间步长为2.5E-7
 

   失效位移0.165mm质量缩放的最小时间步长为4E-7
 

上面的3个图中，第一个分析切屑的连续性最好，与第二个分析结果对比，说明失效位移越小材料越容易失效，但是切屑不明显。而第三个结果中材料的失效位移比第二个分析结果大，但是切屑的效果却没有第二种好（切屑不连续），因为质量缩放的最小时间步长比第二种大，所以质量缩放不能设置的太大。虽然质量缩放可以加快计算的速度，但是系数设置过大，会影响分析结果。

   第一种分析GIF图
 

   第二种分析GIF图
 

   第三种分析GIF图
 

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