简单说明

多晶材料由多个晶粒构成，一般晶粒尺寸在微米量级。
精密、超精密车削过程中，切削深度也在微米甚至亚微米量级。
在相同的尺度下，材料的微观性能对切削过程的影响尤为显著。
常规有限元中，通常将材料设置为各向同性，忽略材料微观结构的影响，无法描述材料在微观切削过程中的各向异性。
因而，可以利用基于晶体位错滑移演化的晶体塑性理论，来描述多晶材料在切削过程中的微观力学行为。

晶体塑性本构模型

采用基于运动学理论的晶体学本构方程。
假定塑性变形通过晶体位错滑移和扩散变形来实现, 滑移系分解切应力为滑移驱动力。
这里不做详细介绍。
晶体学本构方程利用Fortran语言，撰写用户子程序umat。

仿真模型

在ABAQUS中建立多晶切削的仿真模型，包括多晶材料工件以及解析刚体的刀具。
工件利用所建立的umat进行材料属性的设置，不同的晶粒设置不同的欧拉角。

仿真结果

Mises应力分布：

切削力变化曲线：

结论

利用晶体塑性有限元，可以进行多晶材料切削的仿真，从而表征与取向相关的切削各向异性。