金剛石切割片在LS-DYNA有限元模擬中的石材本構材料選擇

  在機械製造工程領域
，隨著計算機技術的發展，利用計算機對金剛石切割片qiexuejiagongjinxingyouxianyuanmonidedaoleguangfanyingyong
，tongguoyouxianyuanmonikeyijianshaoshiyancishu
，jieshengbubiyaodelangfei，weijiegoujihecanshuhejixiegongchengjiagonggongyiyouhuatigonglilunyiju。

  在LS-DYNA有限元模擬中
，選擇合適的材料模型本構決定了模擬結果的正確性。隻有了解損傷變量ω和應變ε之間的關係
，才能正確建立石材損傷本構關係，在定義損傷變量ω 時， 采用損傷麵積的百分比來定義， 損傷變量和應力、變沒有直接關係。 所以在建立石材材料本構模型關係時，必須先建立位 ω、σ、ε三者之間的關係，這個關係可以用應變等效性假設和應力等效性假設來定義。

  (1)應變等效假設

  通過有效應力σ~來體現金剛石切割片切割時受損材料的變形行為
，損傷材料的本構關係可采用無損傷狀態的形式，隻需用有效應力σ~替換其中的應力σ。

  (2)應力等效假設

  與應變等效性假設相類似
，同樣可以提出應力等效性假設
，對於受損彈塑材料
，是在真實應變 ε作用下受損狀態的應力等於有效應變ε~作用下虛擬的無損狀態的應力。

  此試驗采用屈服強度準則中的應力失效準則 (Dmcker-Prager 準則)。在 ANSYSLS-DYNA 中選擇*MAT-DRUCKER PRAGER模型本構。 這種模型本構主要用於顆粒狀材料，如土壤、石材、混凝土，混凝土模型用於表示脆性材料的特性，包括石材和某些陶瓷材料
，介紹了斷裂和壓碎選項，用於定義的參數是屈麵的岩土參數 (即角摩擦

，黏度係數)。修正 Drucker-Prager 屈服麵模型可使材表麵發生形狀扭曲，與現實的石材本構屬性相接近。

  金剛石切割片在切割石材時， 由於石材為脆性材料
， 易發生斷裂。 而 LS-DYNA97中的*MAT-DRUCKER-PRAGER 模型本構自身不支持斷裂和侵蝕。為了能夠模擬出石材的斷裂情況， 需要定義一個失效準則，增加*MAT-ADD-EROSION關鍵字
，可以將斷裂

、 破碎加入模型中。

  它表示當石材達到某一準則後
， 將失效單元或個積分點的質量、 剛度和應力
、 應變都設置為零 (或者非常接近於零)。這樣使單元在整個計算中不再發揮作用，使得石材的切屑部分從石材結構中退出工作，不再影響整個結構的受力

， 石材發生破壞失效
，從而使部分切屑從石材本體上分離開來， 形成切削。