如果考虑剩磁问题，那就是电磁分析，所以需要再分析一次。如果你是在切这部分，就不要考虑了。考虑之后会很难选择单位。当然，如果想解决耦合问题，可以设置，但问题不是单纯的切割模拟！

车刀是应用最广泛的金属切削工具之一，主要用于车削各种回转面和回转体端面。以典型的外圆车刀为例，利用ANSYS对刀具强度进行了有限元数值模拟分析。

(1)测试参数

C630卧式车床硬质合金车刀车削试验。工件材料是碳钢。选择刀具的几何参数:刀杆材料:45钢；刀架的几何尺寸:B×H=20mm×25mm，L=150mm。叶片材料:yt 15；；车刀主要角度:前角，刀具材料力学性能:强度极限:600Mpa；屈服极限:355MPa；弹性模量e = 206 GPA泊松比=0.27。切削用量:切削速度)vc=100m/min，进给速度(或进给速度)f=0.5mm/r，背吃刀量。

(2)分裂细胞

根据刀具的几何尺寸，在ANSYS交互模式下建立刀具的有限元实体模型。

图2有限元网格图

通过ANSYS的自适应网格划分方法，定义了单元长度。车刀采用八节点六面体Solid45单元类型(便于施加载荷，计算精度高)划分为1569个节点，6934个单元(见图2，单元划分更密，以更清晰地显示应力集中区域)，并做如下假设:

*刀杆和刀片材料视为一个整体，便于模拟加载分析和计算。

*在计算中，假设材料为线弹性，即不屈服。

*刀具在切割过程中会受到冲击和振动。考虑到这种冲击和振动的局限性，为了简化计算，将刀具视为切削过程中某一时刻的静态应力分布。

*在切削过程中，刀具会因剧烈摩擦而产生高温，但为了计算方便，暂时不考虑温度场的影响。

(3)模拟加载方案

由于影响切削力的因素很多，计算复杂，目前使用的切削力理论计算公式是在忽略第三变形区的温度、法向应力、变形和摩擦的条件下推导出来的，与实际切削状态相差很大，只能用于切削力的定性分析，不适于实际计算。因此，根据本例的原始试验数据和文献中的一个实验公式，三个切削分量的经验值计算如下:

根据以上分析，模拟加载是按照切削条件的最差极限(即集中在刀尖)进行的，所有约束都施加在刀具末端(这样不会影响分析结果)。

(4)结果分析

通过ANSYS的静载荷计算，可以得到如图3所示的刀具内部的应力分布，如图4所示的刀具尖端的应变分布和如图5所示的各自由度解的USUM分布(位移等值线图)。

图3车刀应力分布示意图图4刀尖应变分布图5位移等值线图

从图3可以看出，车刀的最大应力点位于刀尖(节点21)，最大应力值为676MPa，最大应力点的坐标为(-0.025，-0.008，0.002)。用类似的方法，可以计算出刀尖的最大应变为0.00426米，从图5可以看出，最大合成位移DMX=0.609，计算结果与实际情况相符。

由于上述分析结果是在极限条件下(切削力集中在刀尖上)得到的，并且采用了ANSYS线性分析，所以得到的最大应力值略大于强度极限值，应该还在允许范围内。如果进行ANSYS非线性分析，最大应力值应在许用应力范围内，分析结果会更准确。

因为刀尖是最大受力点，所以可以看出刀具损坏的主要形式是刀尖和刀刃损坏，所以需要选择高强度的刀刃材料来增加刀具的强度。由于切削过程中会产生高温，刀具与工件材料之间有很大的压力，当温度和应力达到一定程度时，在最大应力下可能会发生刀片的点蚀和刀具材料的塑性变形，难以保证加工精度。因此，必须调整切削参数来减小应力，以保证刀具工作在稳定的切削状态。另外，由于刀具刀尖应力最大，磨损严重，会直接影响加工质量，所以要及时检查刀具状况，对刀具进行补偿。

通过以上分析，我们可以在切削加工中正确选择和使用刀具，合理调整切削参数。

为了更清楚地解释应力集中处的应力分布，还可以用ANSYS沿应力最大的纵剖面对表面节点进行切片，以显示剖面的应力变化曲线。由于本文分析的车刀结构简单，故省略。

5.结论

利用大型有限元数值分析软件ANSYS，对刀具强度进行数值模拟分析，可以准确掌握刀具上各点的受力情况，了解刀具内部的应力应变分布规律，获得应力应变分布图，方便地找出危险点。该方法可为改善刀具应力、合理设计刀具结构和分析刀具失效提供理论依据，为刀具强度和寿命的分析计算提供了一种新方法。

本文以圆柱车刀为例，对刀具强度进行数值模拟分析。该方法也可应用于其他类型的刀具、主轴等零件的强度和失效分析。非线性动力分析方法可用于受力情况复杂的分析对象，使分析结果更加准确。本文的分析结果表明，ANSYS有限元数值分析软件可以完成传统计算方法难以完成(或效果不佳)的强度仿真分析计算工作，具有重要的实用价值。