Model konečného prvku řezání kovů s vysokým rychlostí s adiabatickým střihem

Úvod

Slitiny titanu, jako je Ti6al4V, se široce používají v leteckém a jiném průmyslovém aplikaci. Velká část výrobních nákladů na komponenty vyrobené z těchto slitin je způsobena obrábění. Návrh slitin titanových slitin s lepší machinabilitou je proto hodnotou, zatímco cíl výzkumu.

K dosažení tohoto cíle je nutné identifikovat důležité parametry materiálu, které kriticky ovlivňují machinabilitu materiálu. To lze provést parametrovými studiemi s použitím počítačových lations konečných prvků. Jakmile jsou stanoveny nejslibnější designové cesty, lze provést skutečnou úpravu slitiny, což je tedy pouze posledním krokem procesu návrhu materiálu. Tento přístup je podobný standardnímu produkčnímu cyklu CAE, kde je postaveno jen několik prototypů.

Vytvoření spolehlivého počítačového modelu procesu řezání kovů je prvním a rozhodujícím krokem v tomto procesu. V tomto článku popisujeme takový model podrobně. Pro výpočty používá standardní software konečných prvků, čímž zajišťuje přenositelnost a flexibilitu. Vzhledem k tomu, že požadavky na algoritmus meshingu jsou poměrně silné, byl vyvinut speciální preprocesor, který je naprogramován v CÞÞ, a je tedy také přenosný pro různé platformy.

Příspěvek je organizován takto: Po krátkém popisu požadavků na model v části 2 jsou podrobnosti modelu konečných prvků uvedeny v části 3. Některé výsledky vytvořené s modelem jsou uvedeny v části 4, zaměřující se na podrobnosti Chip pro proces řízení. Oddíl 5 shrnuje práci a poukazuje na budoucí cíle výzkumu.

Problém

V procesu řezání kovu je materiál odstraněn z povrchu obrobku pomocí řezného nástroje a vytvoří se čip. Problém zahrnuje velké plastové deformace, které vytvářejí značné množství tepla, stejně jako tření mezi nástrojem a obrobkem a také mezi nástrojem a čipem. Je třeba modelovat také oddělení materiálu obrobku před nástrojem. Protože vliv materiálových parametrů je pro úvahy o návrhu materiálu důležitější než podrobnosti samotného procesu, je zde řezací proces simulovaný vliv ortogonálního řezání. Proces je simulován jako dvourozměrný, což silně zkracuje dobu počítače potřebnou pro výpočet. Další zjednodušení se provádí za předpokladu, že nástroj je naprosto rigidní.

Tření a tok tepla do nástroje byly dosud zanedbávány v simulacích, ale lze je snadno zahrnout. Důvodem tohoto opomenutí je to, že je nutné co nejvíce zjednodušit proces řezání, aby bylo možné získat informace o základních mechanismech, jak bude vysvětleno níže. Rovněž neexistuje tepelné záření z volného povrchu čipu a není povolen přenos tepla na hranici materiálu.

Rychlé obrábění je silně nelineárním problémem kvůli výše popsaným účinkům a musí být simulováno pomocí plně spojeného termomechanického modelu konečných prvků. Je proto impozantním úkolem zrušit kód konečných prvků, který by se vypořádal s problémem řezání kovů od nuly, takže použití komerčního softwaru FE je atraktivní alternativou. Moderní software konečných prvků dokáže v zásadě zvládnout tak silně nelineární problémy. Pro naše studie jsme se rozhodli použít programový systém ABAQUS/Standard, který umožňuje definici složitých kontaktních podmínek, ponechává mnoho možností definovat chování materiálu a lze jej v mnoha ohledech přizpůsobit zahrnutím uživatelem definovaných podprogramů. Předpokládáme, že většina níže popsaných metod by fungovala s jakýmkoli podobně výkonným balíčkem FE. Vzhledem k použití standardizovaného softwaru lze formulaci rovnic (formulace konečných prvků, termomechanická vazba, integrační schéma atd.) Nalezena velmi podrobně jinde [3].

Mnoho simulací konečných prvků procesu řezání kovů se provádí pomocí explicitní metody (viz například [17]), která se zaručuje, že se bude sbližovat. (Přehled o simulacích konečných prvků procesu řezání lze nalézt v [16].) Přesto jsme se rozhodli použít implicitní kód. Zde je konvergence zkontrolována během simulace, ale proces iteračního řešení již není zaručen. Jednou z výhod používání implicitního kódu Abaqus/Standard je to, že to umožňuje zavést do simulace velký rozsah flexibilních uživatelsky definovaných podprogramů. Takové rutiny lze použít k implementaci komplikovaných kritérií oddělení materiálu. Kromě toho má implicitní kód lepší chování škálování, pokud je potřeba lokální zdokonalení sítě. Pokud se tvoří úzké smykové pásy, jsou nutné velikosti prvků pořadí 1 lm nebo méně (viz oddíl 4.2) a výhoda v době CPU při použití explicitního algoritmu se silně zmenší. Explicitní metoda je pravděpodobně lepší, pokud jsou třecí účinky velké, což však zde není. Na druhé straně explicitní metody často musí změnit některé fyzikální parametry, jako je hustota nebo rychlost nástroje, nebo musí použít umělou viskozitu. Podle našeho názoru není důvod zvážit implicitní simulaci nižší než explicitní, pokud lze dosáhnout konvergence.

Také od mnoha jiných simulací používáme plně integrované čtyřúhelníky prvního řádu, které mají lepší konvergenční vlastnosti než trojúhelníkové prvky. Toto je dále diskutováno v části 3.3.

Titanové slitiny tvoří segmentované čipy při řezu nebo thogonálně (viz obr. 9). Jakákoli podrobná simulace procesu řezání kovů musí být schopna vzít tuto seg mentaci v úvahu. Mechanismy segmentace čipů stále nejsou zcela pochopeny [12,15, 25,26]. Je zřejmé, že tzv. Adiabatické stříhání hraje významnou roli v procesu segmentace: tepelné změkčení materiálu ve smykové zóně vede ke zvýšené deformaci v této zóně, která vede teplo a vede k dalšímu změkčení. Tato pozitivní zpětná vazba mezi změkčením a deformací způsobuje úzký pás extrémně silné deformace, zatímco zaoblený materiál SUR je jen mírně deformovaný. Není však známo, zda jsou adiabatické smykové pásy způsobeny trhlinami rostoucími do materiálu, jak se předpokládá v [25]. Pokud je to pravda, koncentrace napětí na špičce trhliny pak může vyvolat tvorbu smykového pásma (viz např. [5]).

Pro zde popsaný model předpokládáme, že segmentace čipu je způsobena čistým adiabatickým střihem, aniž by došlo k prasklinám. Je zcela zřejmé, že účinná křivka plastového toku materiálu ve smykovém pásmu musí vykazovat maximum pro tento mechanismus. Použili jsme pole křivky toku, kde i křivky izotermálního toku vykazují maximum. Toto je dále podrobně uvedeno v části 4.1.

Pokud se vytvoří segmentované čipy, koncentrace smyku vede k (téměř) diskontinuální deformaci čipu. Je třeba přijmout opatření, aby se zajistilo, že síť konečných prvků není kvůli této formaci DE příliš zkreslena, zejména při simulaci pomocí čtyřúhelníkových prvků.

Stručně řečeno, simulace musí splňovat následující požadavky:

Použití čtyřúhelníků, co nejběžnější, vyhýbání se extrémně zkresleným oka;

vysoká hustota oka ve smykové zóně;

diskontinuální deformace (segmentace) čipu;

Konvergence implicitního algoritmu;

Použití standardního softwaru pro přenositelnost a flexibilitu.

Použití algoritmu pro automatické remesing je povinné při simulaci řezání kovů, protože zkreslení prvků v Lagrangiánském přístupu je velké, že prvky se nikdy nezkreslují. Může být také použit k vytvoření rafinované sítě ve smykové zóně, která se pohybuje s materiálem (viz obr. 6).

Standardní generátory sítě však nejsou schopny zvládnout komplexní úkoly zapojené do tohoto problému bez problémů. Byl tedy naprogramován preprocesor, který může napojit silně zakřivené oblasti vytvořené procesem řezání pomocí čtyřúhelníků. Poloha smykové zóny se automaticky stanoví pomocí geometrického kritéria a tam je zdokonalená síť. Preprocesor je popsán v následující části. Poté jsou vysvětleny podrobnosti procesu vytváření sítě a modelování segmentace.

Model konečných prvků

Principy generování sítě

Použitý preprocesor (nazývaný preÞÞ) je psán v CÞÞ pomocí standardních knihoven třídy, a je tedy přenosný pro různé platformy. Preprocesor lze použít pro výpočet parametrizovaných dat geometrie, aby se parametry modelu mohly snadno změnit. Je použitelný pro širokou škálu problémů ve dvou a (s některými omezeními) ve třech rozměrech.

Jedná se o kvazi-lineární eliptický systém rovnic, který lze vyřešit pomocí standardních metod. Algoritmus meshingu se obvykle používá k vytvoření sítě ve fyzické oblasti, která je výsledkem výpočtu konečných prvků, protože se používá k automatizaci procesu remesingu. Ohraničovací linie jsou proto definovány pozicemi uzlů předchozího kroku výpočtu, a proto jsou již diskretizovány. K vyřešení rovnic se používá pravidelná obdélníková síť, kde je velikost mřížky vybrána jako menší než nejmenší vzdálenost mezi uzly na ohraničovacích površích, takže obrys staré a nové sítě úzce souhlasí.

Protože počet bodů řešení musí být pro nepravidelně tvarované oblasti poměrně velký, je výhodné zvolit algoritmus řešení s určitou péčí. Rozhodli jsme se o úplném vícenásobném algoritmu, jak zavedl Brandt [7]. Tento algoritmus má tu výhodu, že je rychlý, robustní a že také poskytuje odhad chyby zkrácení zapojenou do diskretizace, takže výpočty lze provést, dokud není numerická chyba srovnatelná s chybou zkrácení. Protože rovnice jsou nelineární, je třeba použít metodu plného aproximace (FAS). Multigridová technika se spoléhá na skutečnost, že standardní metody relaxace (jako je Gauss-Seidel) jsou velmi efektivní při snižování oscilační části chyby řešení, zatímco hladší část velké vlnové délky není velmi ovlivněna. Po několika relaxačních krocích tedy může být reprezentována jakákoli rovnice zahrnující chybu na hrubší mřížce s menšími body. Relaxace na této hrubší mřížce opět snižuje komponenty s malou vlnovou délkou, které však nyní mají větší absolutní vlnovou délku, protože mřížka je hrubší. Proto se používá rekurzivní schéma, pokud je chyba efektně snížena na všech zapojených stupnicích. Tento algoritmus je standardním nástrojem pro řešení eliptických rovnic, takže čtenář je odkazován na literaturu pro další podrobnosti [20]. Na standardní pracovní stanici potřebuje jen minutu, i když počet mřížkových bodů je asi 250 000, pokud hranice regionu nejsou příliš silně zakřivené. Obr. 1 (a) ukazuje souřadnicové řádky vytvořené s popsaným algoritmem v jednoduché oblasti.

Reentrantské rohy v oblasti mohou vést k silně deformovanému síťovi v blízkosti rohu. Tomu lze zabránit dvěma různými způsoby: na pravé straně ekv. Lze zavést další zdrojové podmínky. (3) a (4). Tyto zdrojové pojmy působí jako bodové nebo regionové náboje, které deformují ekvipotenciální čáry a mohou tak odstranit deformace. Je však obtížné automaticky určit vhodnou velikost těchto zdrojových podmínek, která bude fungovat dobře pod všemi

Obr. 1. Příklady souřadných systémů generovaných s algoritmem popsaným v textu:

(A) ukazuje jednoduchou oblast (b) ukazuje oblast s reentrantským rohem, který je zapadající se rozdělením na dvě části.

okolnosti. Z tohoto důvodu byl použit jiný přístup: pokud je síť příliš zkreslená poblíž reentrantského rohu, je oblast rozdělena na dva na lince začínající v tomto rohu a končící na opačné straně oblasti (viz obr. 1 (b (b (b (b )).

Poté se výpočet provádí na obou částech regionu samostatně. To se provádí automatizovaným a rekurzivním způsobem, takže v zásadě lze rozdělení oblasti mnohokrát opakovat; Dostupná paměť a čas počítače však tuto možnost omezí. Stejný přístup byl také použit pro segmentované čipy segmentovaných.

Vypočítaná síť někdy není uspokojivá, zejména v oblasti poblíž špičky nástroje. Laplaceova rovnice vede k souřadnicím řádků, které se od této oblasti pohybují. Proto preprocesor také umožňuje použití jednodušší techniky meshingu, jmenovitě transfinitová interpolace [24]. Funguje to obzvláště dobře, když čip není silně zakřivený, např. Když dojde k segmentaci ChIP a každý segment je zapadnut samostatně, jak je popsáno v následující části.

Modelování segmentace čipů

Titanové slitiny tvoří segmentované čipy při všech snížených rychlostech a za mnoha různých podmínek. V této práci předpokládáme, že segmentace ChIP je způsobena pouze tvorbou adiabatického smykového pásma a že v smykové zóně nedochází k selhání materiálu nebo praskání. To znamená, že deformace je vždy elastoplastická, a proto kontinuální, ale deformace může být extrémně silná a téměř nerozeznatelná od diskontinuální tvorby DE. Alternativní přístup je popsán v [5, 17,18].

Aby bylo možné zapadat segmentovaný čip vytvořený střihem, musí být topologie sítě změněna, jak je znázorněno na obr. 2. Zde je jedna linie prvku v síti téměř veškerá deformace a vede k ostrému reentrantnímu rohu na zadní straně čipu na zadní straně čipu . Podobně jako přístup popsaný v předchozí části se tento reen -Trantový roh používá k rozdělení sítě ve dvou částech, jak je uvedeno v pravé části obrázku. Vzhledem k tomu, že algoritmus remesingu vyžaduje, aby počet prvků musel být stejný ve „vertikálním“ směru ve všech segmentech (s upřesněním oka vzniknou další moudré problémy), dojde k některým zdánlivě volným uzlům. Stupně svobody těchto uzlů jsou pevné pomocí lineárního omezení, takže je zajištěna kontinuita deformace v „volných“ uzlech. Všimněte si, že čára spojující reentrant roh a strana nástroje čipu je vybrána čistě geometricky, tj. Není orientována podél

Obr. 2. Remeshing, když dojde ke smykovému pásmu. Diskontinuita na zadní straně čipu je odstraněna zavedením nových uzlů,

Takže to, že sítí s kvadrilaterály je snadné. Některé „volné“ uzly se mohou vyskytnout ve švu mezi dvěma síťovanými oblastmi,

Ty jsou opraveny pomocí lineárního omezení (viz obr. 5 (b)). Všimněte si, že hustota oka skutečně používaná v simulacích

Oddíl 4 je mnohem vyšší než v náčrtcích uvedených v této části.

Shear Band. Jednou z výhod této metody je to, že je lonizuje použití čtyřúhelníkových prvků a že může být zcela automatizován pro libovolný počet segmentů.

Volba typu prvku

V této simulaci používáme kvadrilaterální prvky, které mají lepší konvergenční vlastnosti než trojúhelníkové prvky. Pro plně spojenou simulaci pomocí remesing Abaqus umožňuje pouze použití plně nastrouhaných prvků prvního řádu.

Stejně jako u těchto prvků jsou kmeny kontinuální nad hranicemi prvků, v oblastech silných plastových deformací je zapotřebí vysoká hustota oka, aby se vyřešily velké napětí. Vzhledem k tomu, že během simulace lze očekávat velké plastové kmeny (beze změny objemu), v simulacích řezání kovů se obvykle upřednostňují prvky s dalším stupněm svobody. V dynamickém rozstupu systému Abaqus (rezoning) s takovými prvky však není možné.

Nicméně bylo provedeno několik řezacích simulací bez opětovného územního plánování porovnávání chování standardních prvků s prvky s hybridní formou (pomocí dalšího stupně svobody pro tlak). Odchylky mezi těmito dvěma typy prvků byly obvykle pod 1% pro lokální množství, jako je plastická deformace, napětí nebo tlak. Pouze v jednom případě, kdy byl prvek extrémně zkreslený (změna vnitřního úhlu větší než 60 ° v nesvětlovacím režimu), se v prvku vyskytoval rozdíl asi 10%; Globální množství, jako jsou řezací síly, byla méně ovlivněna. Simulace s remesingem, která by nahradila takový prvek lépe tvarovaným, by byla ještě přesnější. Důvodem dobrého chování standardních prvků je pravděpodobně skutečnost, že časté remesing a dobře navržená síť s vysokou hustotou, která může přizpůsobit střízlivý pohyb ve smykové zóně, umožňují standardním prvkům přiměřeně dobře reprezentovat plastové kmeny.

Pro další kontrolu absence smykového uzamčení bylo srovnání se simulací se semen se sníženou integrací porovnáno s jedním s plně integrovanými prvky DE. Bohužel není v Abaqus možné použít snížené integrační prvky s výpočtem teploty. Nicméně použitím plastové křivky toku s změkčením napětí, jak je dekorbetováno v části 4.1, se v takové simulaci vytvoří segmentované čipy, takže lze zkontrolovat deformační chování modelu. Porovnání plně integrovaných a redukovaných prvků se zjistí, že celkový vzor formace DE je podobný, ale segmentace je silnější pomocí plně integrovaných prvků. To se dá očekávat, protože tyto prvky mají více integračních bodů, jsou tedy vhodnější k vyřešení vysokých gradientů během procesu remesingu. Pokud by bylo přítomno smykové uzamčení, nebylo by tomu tak.

Kromě toho byl také studován účinek hustoty oka pomocí materiálového zákona bez měkkého napětí, takže šířka smykového pásma není odrazena velikostí prvku. (Tato simulace bude podrobněji popsána jinde [6].) Porovnání dvou výpočtů s 48 a 64 prvky ve směru tloušťky čipu vede k téměř identickému čipy, zatímco rozdíl v řezné síle je <5%. Nakonec bylo také provedeno com parison s jednoduchým explicitním modelem bez remesingu a se sníženými integračními prvky. Explicitní model ukazuje menší stupeň segmentace čipů a řezných sil asi o 10% větší než v implicitním modelu.

Volba počátečního oka

Ačkoli samotný výpočet sítě je poměrně účinný s výše popsaným algoritmem, je to stále poněkud nákladný proces, zejména proto, že všechna materiální data musí být interpolována do integračních bodů nové sítě.

Níže popsané remesing by tedy mělo být provedeno co nejnáročněji.

Potřeba častého remesingu může být snížena, pokud prvky v síti v průběhu simulace příliš nezkreslují příliš rychle. Toho lze dosáhnout DE podepsáním sítě takovým způsobem, že tvar prvků ve smykové zóně má tendenci se stát více místo méně pravidelných. Obr. 3 (vlevo) ukazuje, jak by se linie sítě měly ležet v oblasti deformovaného čipu. Aby bylo možné získat prvky s tímto tvarem během simulace, musí být síť na nedeformovaném materiálu pokřivená. „Zpětné mapování“ od deformované po nedeformovanou strukturu se provádí heuristicky: za předpokladu, že tloušťka čipu je podobná hloubce řezání, síť, jak je znázorněno na obr. 3 (vpravo), bude mít požadované vlastnosti. Rozdělení obrysu oblasti čipu na čtyři části bylo provedeno tak, aby zajistilo, že alespoň přibližně čtyři části budou odpovídat čtyřem povrchovým oblastem již vytvořeného čipu. Pokud nedojde k silnému prodloužení nebo zkrácení čipu, lze polohu čtyř řádků snadno vypočítat z hloubky řezání.

Tato metoda meshing má za následek malý počet pokřivených prvků. Ty však obvykle leží v oblasti, kde nedochází k žádným silným gradientům deformace a napětí, a proto neovlivňují celkový výsledek negativním způsobem.

Některé simulace byly provedeny s modelem založeným na této samovýchodní síti bez nutnosti jakéhokoli remesingu během simulace. Pro simulaci úplného problému včetně segmentace čipů je remesing povinný.

Obr. 3. Návrh počátečního oka s prvky zlepšování tvaru. Nejprve je navržena síť pro deformovaný čip.

Výpočtem zad z tohoto tvaru je dosaženo počátečního tvaru sítě, kde se tvar prvku při deformaci zlepší.

Tloušťka čipu určuje koncový bod horního povrchu.

Remesing

Použitá technika remesingu je podobná takzvané libovolné Langrangian -euleriánské metodě popsané v [4]. Během simulace se provádí remesing, pokud se vyskytují problémy s konvergencí v důsledku silně deformovaných prvků, nebo pokud se nástroj postoupil o určitou předdefinovanou vzdálenost. Obrys oblasti materiálu je poté uložen a v této oblasti se vypočítá nová síť, která je topologicky ekvivalentní starému síťovi, ale pravidelnějším. Tento výpočet se provádí pomocí algoritmu popsaného v části 3.1. Poté jsou stará data roztoku (lokální parametry materiálu, jako jsou plastové kmeny, teploty atd.), Interpolovány na novou síť. Tento posledně uvedený krok lze provést automaticky společností Abaqus.

Základní algoritmus remesingu probíhá ve dvou krocích [2]. V prvním kroku jsou hodnoty všech proměnných roztoků získány v uzlech staré sítě extrapolací těchto hodnot z integračních bodů a průměrováním všech prvků sousedících s každým uzlem. Ve druhém kroku jsou lokalizovány integrační body nové sítě a proměnné interpolovány z uzlů ve staré síti do integračních bodů v nové síti. V proměnných lze očekávat určitou diskontinuitu v důsledku této techniky a provedené průměrování může vést k mírnému oslabení silných gradientů v roztoku. Proto je jemné zátěže ve smykové zóně povinné. V níže uvedených simulacích bylo pečlivě zkontrolováno, že silné gradienty byly během kroku remesingu jen mírně oslabeny, tj. Obrysové grafy množství, jako je plastová deformace, byly téměř nerozeznatelné a šířka smykové zóny se jen mírně zvýšila.

Detail oka před a po kroku remesingu byl znázorněn na obr. 2; Tam byla hustota sítě během roztoku zmačkaná. Obr. 4 ukazuje další příklad pro případ kontinuálního čipu s nižší hustotou oka. Je jasně vidět, jak jsou zkreslené prvky nahrazeny pravidelněji tvarovanými prvky.

Při rozstupu kontaktních povrchů a nástrojů - třídy: Kontaktní algoritmus Abaqus/Standard se nekonverguje, pokud se uzel na nově přepsané povrchové odlišnosti ze starých hodnot [1] nedokáže konvergovat speciální obtížnost, pokud se uzel na nově přepsané povrchové odlišnosti na nově přepsané povrchové odlišnosti na nově přepsané povrchové odlišnosti na nově přepsané povrchové odlišnosti na nově přepsané povrchové odlišnosti nekonečné. Je třeba věnovat zvláštní pozornost, aby se zajistilo, že nové a staré uzly na kontaktních površích přesně se shodují, jak je vidět, např. z obr. 4.

Obr. 4. Detail oblasti čipu před a po roztoku pro kontinuální čip s nízkou hustotou oka.

Nová síť je pravidelnější, zejména ve smykové zóně, kde jsou přítomny vysoké gradienty

Potřeba zdokonalení sítě

Již bylo uvedeno, že k vyřešení vyskytujícího se napětí a napětí je vyžadována velmi jemná síťovina ve smykové zóně. Jsou zapotřebí prvky s délkou okraje pořadí 1 lm. Použití prvků této velikosti po celé síti by vyžadovalo použití více než 100 000 prvků, což je velmi vysoké, protože výpočet má být prováděn na standardní pracovní stanici a potřebuje několik stovek nebo dokonce tisíc časových přírůstků, aby se vytvořil čip.

Vzhledem k tomu, že se během simulace stejně provádí, aby se zajistilo dobře tvarované prvky, lze toto roztočení také použít k vytvoření zóny zdokonalení sítě v smykové zóně. Smyková zóna se pohybuje materiálem, takže zóna zdokonalování musí odpovídajícím způsobem změnit své místo.

Obecně se používají dvě techniky pro upřesnění: Prvním je geometrické zdokonalení pomocí lichoběžníků (na čtvercové síti), aby odpovídaly jemnější oblasti s hrubší oblastí (viz obr. 5 (a)). Tento přístup má výhodu dis, že úhly uvnitř lichoběžníků jsou pouze polovinou úhlů podkladových čtverců. Pokud je mapování provedeno na zkreslené oblasti tak, aby úhly prvků byly menší než 90 °, může tato metoda vést k velmi malým vnitřním úhlům lichoběžníků.

Alternativní přístup je přímo zdokonalovat síť, jak je znázorněno na obr. 5 (b). Tato síť porušuje podmínku, že v síti nesmí nastat žádné volné uzly. Abychom to obešli, stupně svobody zdánlivě volných uzlů se vypočítá lineární interpolací ze sousedních uzlů. Tato metoda je doporučena v [1] a používá se pro tuto simulaci.

S touto technikou zdokonalení lze snadno vytvořit silné zdokonalení sítě ve smykové zóně. Obr. 6 ukazuje takovou síť pro proces nepřetržitého řezání s délkami hrany prvků v smykové zóně osmkrát

Obr. 6. Přehled úplného modelu konečných prvků se silným zdokonalením sítě v smykové zóně.

Konec čipu může být napačený hrubší než smyková zóna, protože žádná plastická deformace

nastane tam. Viz obr. 11, kde je propojení segmentovaného čipu.

Menší než ty daleko od toho. Tato metoda reflexuje počet prvků faktorem deseti nebo více, a tak vede k obrovskému úspoře času počítače. Pro velkou plastickou deformaci může tato strategie zdokonalení sítě vést k zablokování prvků. Protože zóna zdokonalení byla vždy vybrána jako daleko od smykové zóny, kde nedochází k plastické deformaci, toto

není pro tuto simulaci problematické.

Separace modelování materiálu

Důležitým aspektem simulací řezání kovů je správné modelování oddělení materiálu před nástrojem. Možné přístupy jsou buď k předdefinování separační linie a poté oddělené uzly na této linii, když je dosaženo určitého kritéria, nebo použít flexibilnější přístup, kde je separační linka určena fyzickým kritériem, které může použít buď kritérium kritického napětí nebo Model poškození pro stanovení separace. Tento druhý přístup, i když blíže k fyzické realitě, má nevýhodu, že je komplikovanější implementovat a vybrat správné kritérium oddělení materiálu. Zejména ve vysokorychlostním režimu nejsou známá spolehlivá kritéria. Je také možný třetí přístup: nelze provést žádné skutečné oddělení materiálu a proces obrábění je považován za proces čisté deformace, podobný kování. Pro tuto simulaci byly použity dva modely za účelem kontroly vlivu separačních kritérií na výsledky.