本发明属于高速切削仿真，具体涉及一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法。
背景技术：
1、传统的金属切削实验耗时费力，需大量财力制作贵重试件。为获得精确数据，需要借助先进的数据测量采集设备，且受操作水平、环境影响，所得实验数据误差大。随着有限元仿真模拟的完善，其精度和可信度越来越高。相比传统实验，有限元能通过本构方程表示各种材料的应变、应变率和切削温度之间的关系，从而直观的分析实际切削加工过程中的各种物理量的变化。
2、已有的材料微观模型的建立方法主要包括基于voronoi图的有限元模型、胞元模型和基于有限元网络的棋盘式有限元模型。然而，voronoi模型的完全随机算法难以控制晶粒的尺寸和分布，胞元模型仅适用于具有周期性结构的材料，而棋盘格模型形状的近似造成了模型与真实结构的差异，导致模拟误差。
3、目前，有限元仿真研究主要集中在单相材料，而对于双相材料的研究相对较少；在abaqus软件中，材料属性模块仅自带j-c本构模型，缺乏二次开发，这种单一的模型很难满足复杂双相材料的分析需求。针对双相材料的有限元分析模型建立方法也相对有限，这在实际工程应用中存在一定的局限性。
4、因此本发明针对上述问题，提出一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法。
技术实现思路
1、为了弥补现有技术的不足，本发明提出一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，包括如下步骤：
4、s1、根据双相材料微观结构特征以及流动应力随应变率的变化规律，选用适合双相材料的黏性本构方程；
5、s2、基于ebsd图像数据，获得双相材料微观组织信息，并使用python程序提取两相微观组织分布以及取向等，并导入到abaqus中进行建模；
6、s3、通过vuhard子程序，对双相材料的mts本构方程进行二次开发，对两相材料分别赋予材料属性；
7、s4、设计切削实验，通过对比切削实验所采集的切削力与仿真所提取的切削力验证仿真模型的准确性。
8、作为优选，所述步骤s1中，在高速切削中，材料经历了大应变、高应变率、高温的过程，s32760双相不锈钢在104s-1应变率以上的条件下，表现出明显的黏性效应，所以为了考虑被加工材料的黏性行为，对于s32760双相不锈钢使用考虑黏性效应的s32760双相本构模型，在仿真中选用的本构方程如下：
9、奥氏体：
10、铁素体：
11、其中σ为屈服应力；σ1为奥氏体相非热应力项常数；σ2为铁素体相非热应力项常数；为铁素体硬化系数；ε为真实应变；n1为奥氏体应变敏感指数；n2为铁素体应变敏感指数；为奥氏体硬化系数；为铁素体饱和阈值应力在t＝0k时的参考值；β为由参考热激活能与波尔兹曼常数确定的常数；t为温度；为塑性应变率；为参考应变率；p和q为常数；α为由burgers矢量以及剪切模量确定的常数；为参考饱和应变率；μ1为奥氏体黏性效应系数；μ2为铁素体黏性效应系数。
12、作为优选，所述步骤s2中，基于s32760的ebsd图像数据，获得双相材料微观组织信息，通过数字图像处理技术提取s32760双相不锈钢的ebsd图像数据的微观结构信息，建立基于材料微观组织的几何模型；所述步骤s2包括以下具体步骤：
13、2.1、利用ebsd技术得到双相不锈钢基体微观组织的图片；
14、2.2、对材料的微观组织进行识别，通过数字图像处理技术提取s32760双相不锈钢的ebsd图像数据的微观结构信息，建立基于材料微观组织几何模型；
15、2.3、对建立好的模型进一步处理，在材料库中创建材料分别命名为aus、fe、tool，并进行对应的材料指派，为后续子程序赋予材料属性提供基础。
16、作为优选，所述步骤s3对步骤s1中所建立的考虑黏性效应的s32760双相不锈钢mts本构模型进行二次开发，使用fortran语言以vuhard子程序的方式编写到abaqus中进行有限元模拟，包括以下具体步骤：
17、3.1、在子程序中编写程序接口；
18、3.2、定义三个变量：等效塑性应变ε、等效塑性应变率温度t，将其存入对应数组中；
19、3.3、将两相本构方程对不同的变量进行求导，其中包括计算本构方程对等效塑性应变的导数、本构方程对等效塑性应变率的导数和本构方程对温度的导数，然后将结果存储到对应数组中；
20、具体方程和存储位置如下：
21、奥氏体相本构方程，获得屈服应力存储到屈服应力数组yield：
22、
23、奥氏体屈服函数对等效塑性应变ε的导数，结果存储到对等效塑性应变的屈服函数导数数组dyielddeqps中的第一列：
24、
25、奥氏体屈服函数对等效塑性应变率的导数，结果存储到对等效塑性应变的屈服函数导数数组dyielddeqps中的第二列：
26、
27、奥氏体屈服函数对温度t的导数：结果存储到对温度的屈服函数导数数组dyielddtemp：
28、
29、最终将上述四列数组以及应变数组合计五列数进行单位换算后汇总到新状态变量数组statenew中保存。
30、同理，铁素体相本构方程：
31、
32、铁素体屈服函数对等效塑性应变ε的导数：
33、
34、铁素体屈服函数对等效塑性应变率的导数：
35、
36、铁素体屈服函数对温度t的导数：
37、
38、3.4、根据材料名称选择对应相的本构模型，计算并存储相应的计算结果到特定数组中，实现对两相材料分别赋予材料属性并仿真；
39、3.5、在运行仿真时选择编写好的vuhard子程序，实现对两相材料进行区分的有限元运算求解；
40、3.6、求解结束后获得切削力。
41、作为优选，所述步骤s4中，采用压电式测力仪测力，切削力采集完成之后，需要对采集到的切削力进行滤波处理。
42、与现有技术相比，本发明的技术效果和优点是：
43、1、本发明公开的一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，基于金属微观组织，通过对图像的识别与处理，能够准确地将图片实现矢量化，以获得基于材料微观组织的金属的二维rve模型，对于双相不锈钢s32760的有限元仿真分析具有重要作用。
44、2、本发明公开的一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，通过编写vuhard子程序，将用户自定义的材料本构模型通过二次开发的方式导入到abaqus中，根据具体材料的材料性能数据和变形情况，定义材料的变形硬化行为，从而实现对材料在变形过程中的行为进行精细的模拟和预测。对于双相不锈钢s32760的切削仿真具有重要作用。
1.一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，其特征在于：所述步骤s1中，双相材料采用s32760双相不锈钢，s32760双相不锈钢使用考虑黏性效应的s32760双相本构模型，本构方程如下：
3.根据权利要求2所述的一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下具体步骤：
4.根据权利要求3所述的一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，其特征在于：所述步骤s3对步骤s1中所建立的考虑黏性效应的s32760双相本构模型进行二次开发，使用fortran语言以vuhard子程序的方式编写到abaqus中进行有限元模拟，包括以下具体步骤：
5.根据权利要求4所述的一种双相不锈钢切削过程数值仿真的方法，其特征在于：所述步骤s4中，采用压电式测力仪测力，切削力采集完成之后，需要对采集到的切削力进行滤波处理。
