在機械制造工程領(lǐng)域，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，利用計算機對金剛石切割片切削加工進(jìn)行有限元模擬得到了廣泛應(yīng)用，通過有限元模擬可以減少實驗次數(shù)，節(jié)省不必要的浪費，為結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和機械工程加工工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。

  在LS-DYNA有限元模擬中，選擇合適的材料模型本構(gòu)決定了模擬結(jié)果的正確性。只有了解損傷變量ω和應(yīng)變ε之間的關(guān)系，才能正確建立石材損傷本構(gòu)關(guān)系，在定義損傷變量ω 時， 采用損傷面積的百分比來定義， 損傷變量和應(yīng)力、變沒有直接關(guān)系。 所以在建立石材材料本構(gòu)模型關(guān)系時，必須先建立位 ω、σ、ε三者之間的關(guān)系，這個關(guān)系可以用應(yīng)變等效性假設(shè)和應(yīng)力等效性假設(shè)來定義。

  (1)應(yīng)變等效假設(shè)

  通過有效應(yīng)力σ~來體現(xiàn)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(gòu)關(guān)系可采用無損傷狀態(tài)的形式，只需用有效應(yīng)力σ~替換其中的應(yīng)力σ。

  (2)應(yīng)力等效假設(shè)

  與應(yīng)變等效性假設(shè)相類似，同樣可以提出應(yīng)力等效性假設(shè)，對于受損彈塑材料，是在真實應(yīng)變 ε作用下受損狀態(tài)的應(yīng)力等于有效應(yīng)變ε~作用下虛擬的無損狀態(tài)的應(yīng)力。

  此試驗采用屈服強度準(zhǔn)則中的應(yīng)力失效準(zhǔn)則 (Dmcker-Prager 準(zhǔn)則)。在 ANSYSLS-DYNA 中選擇*MAT-DRUCKER PRAGER模型本構(gòu)。 這種模型本構(gòu)主要用于顆粒狀材料，如土壤、石材、混凝土，混凝土模型用于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，用于定義的參數(shù)是屈面的巖土參數(shù) (即角摩擦，黏度系數(shù))。修正 Drucker-Prager 屈服面模型可使材表面發(fā)生形狀扭曲，與現(xiàn)實的石材本構(gòu)屬性相接近。

  金剛石切割片在切割石材時， 由于石材為脆性材料， 易發(fā)生斷裂。 而 LS-DYNA97中的*MAT-DRUCKER-PRAGER 模型本構(gòu)自身不支持?jǐn)嗔押颓治g。為了能夠模擬出石材的斷裂情況， 需要定義一個失效準(zhǔn)則，增加*MAT-ADD-EROSION關(guān)鍵字，可以將斷裂、 破碎加入模型中。

  它表示當(dāng)石材達(dá)到某一準(zhǔn)則后， 將失效單元或個積分點的質(zhì)量、 剛度和應(yīng)力、 應(yīng)變都設(shè)置為零 (或者非常接近于零)。這樣使單元在整個計算中不再發(fā)揮作用，使得石材的切屑部分從石材結(jié)構(gòu)中退出工作，不再影響整個結(jié)構(gòu)的受力， 石材發(fā)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。