[发明专利]一种基于ABAQUS的各向异性KDP功能晶体材料微铣削加工过程的三维仿真方法

权利要求书

1.一种基于ABAQUS的各向异性KDP功能晶体材料微铣削加工过程的三维仿真方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、通过ABAQUS软件的Part部件功能模块构建KDP晶体元件的三维模型，通过三维设计软件构建铣刀的三维模型，然后根据铣刀与KDP晶体元件的相对位置关系，在Assembly装配功能模块中将二者装配定位，得到KDP晶体材料微铣削加工过程的三维装配模型；

步骤二、在Step分析步功能模块中，设置分析步时间总长和半自动质量缩放以及设置输出变量；

步骤三、在Property特性功能模块中，设置KDP晶体元件的密度，设置弹性阶段参数，所述弹性阶段参数为根据应力-应变矩阵获得的弹性矩阵，设置塑性阶段参数，所述塑性阶段参数包括应力值和应变值，以及各向异性屈服应力比，设置剪切损伤阶段参数，所述剪切损伤阶段参数包括断裂应变值和失效位移值，得到KDP晶体工件的各向异性本构模型；

步骤四、在Mesh网格功能模块中，根据设置的失效位移值，确定网格尺寸，对铣刀和KDP晶体元件分别进行网格划分；

步骤五、在Interaction相互作用功能模块中，设置接触属性、铣刀与元件的相互作用区域以及铣刀作为刚体的约束，模拟铣刀与KDP晶体元件的接触状态，以复现KDP晶体元件微铣削加工后的表面形貌；

步骤六、Load载荷功能模块中，约束铣刀和KDP晶体元件的自由度并设置加工工艺参数，得到各向异性KDP晶体元件微铣削加工过程三维仿真模型；

其中，约束铣刀自由度为在轴向的旋转自由度，KDP晶体元件的自由度在进给方向的平移自由度；所述工艺参数包括主轴转速以及工件的进给速度；

步骤七、将各向异性KDP晶体元件微铣削加工过程三维仿真模型提交至Job分析作业功能模块中的求解器中计算，将得到的结果重复步骤二至步骤七的操作，至仿真结果收敛；

步骤八、在Visualization后处理模块中查看仿真数据结果，对仿真结果进行理论分析，为各向异性KDP晶体元件微铣削加工工艺参数的优选提供参考。

2.根据权利要求1所述的一种基于ABAQUS的各向异性KDP功能晶体材料微铣削加工过程的三维仿真方法，其特征在于步骤一中所述三维设计软件为SolidWorks。

3.根据权利要求2所述的一种基于ABAQUS的各向异性KDP功能晶体材料微铣削加工过程的三维仿真方法，其特征在于步骤三中所述弹性矩阵的具体获取方法为：

由于KDP晶体隶属于四方晶系，根据晶体学基本理论，首先构建KDP晶体材料的应力-应变关系矩阵：

其中σ_x、σ_y、σ_z为正应力；τ_xy、τ_yz、τ_zx为剪应力；ε_x、ε_y、ε_z为正应变；γ_x、γ_y、γ_z为剪应变；C_m为弹性矩阵；C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₃₃、C₄₄、C₆₆为KDP晶体的弹性常数；

然后通过光弹实验的方法求取KDP晶体材料的弹性矩阵C_m，并将C_m转化为输入ABAQUS软件的弹性矩阵：