+ 86-18052080815 | info@harsle.com
Jsi tady: Domov » Zprávy » Blog » Model konečných prvků pro vysokorychlostní řezání kovů s adiabatickým střihem

Model konečných prvků pro vysokorychlostní řezání kovů s adiabatickým střihem

Zobrazení:29     Autor:Editor webu     Čas publikování: 2018-11-02      Původ:Stránky Zeptejte se

  Úvod

  Titanové slitiny jako Ti6Al4V jsou široce používány v leteckém průmyslu a dalších průmyslových aplikacích. Velká část výrobních nákladů na součástky vyrobené z těchto slitin je způsobena obráběním. Konstrukce titanových slitin s lepší obrobitelností je proto cenná, zatímco cílem výzkumu.

  K tomu je třeba určit důležité parametry materiálu, které kriticky ovlivňují obrobitelnost materiálu. To lze provést pomocí studií parametrů pomocí počítačových simulací s konečnými prvky. Jakmile budou určeny nejslibnější způsoby konstrukce, může být provedena skutečná úprava slitiny, což je tedy jen poslední krok procesu materiálového návrhu. Tento přístup je podobný standardnímu výrobnímu cyklu CAE, kde je postaveno jen několik prototypů.

  Vytvoření spolehlivého počítačového modelu procesu řezání kovem je prvním a rozhodujícím krokem v tomto procesu. V tomto článku popisujeme tento model podrobněji. Pro kalkulace používá standardní software s konečným prvkem, čímž zajišťuje přenosnost a flexibilitu. Vzhledem k tomu, že požadavky na algoritmus záběru jsou poměrně silné, byl vyvinut speciální preprocesor, který je naprogramován v Cþtu a je tak také přenosný na různé platformy.

  Papír je uspořádán následovně: po krátkém popisu požadavků na model v sekci 2 jsou podrobnosti o modelu konečných prvků uvedeny v části 3. Některé výsledky, které jsou v modelu uvedeny, jsou uvedeny v části 4, zaměřené na podrobnosti čipu pro proces rozvoje. Oddíl 5 shrnuje práci a poukazuje na budoucí výzkumné cíle.

  Problém

  Při procesu řezání kovem se z povrchu obrobku odstraní materiál řezným nástrojem a vytvoří se čip. Problém zahrnuje velké plastické deformace, které vytvářejí značné množství tepla, stejně jako tření mezi nástrojem a obrobkem a také mezi nástrojem a čipem. Oddělování materiálu obrobku před nástrojem musí být také modelováno. Vzhledem k tomu, že vliv materiálových parametrů je pro konstrukční aspekty důležitější než detaily samotného procesu, simulace řezacího procesu zde spočívá v ortogonálním řezání. Proces je simulován jako dvourozměrný, což výrazně snižuje počítačový čas potřebný pro výpočet. Další zjednodušení je provedeno tím, že nástroj je dokonale tuhý.

Tření a proudění tepla do nástroje byly v simulacích doposud zanedbány, ale mohou být snadno zahrnuty. Důvodem tohoto opomenutí je, že je nezbytné co nejvíce zjednodušit proces řezání, abychom získali přehled o základních mechanismech, jak bude vysvětleno níže. Neexistuje také tepelné záření z volného povrchu čipu a není povolen přenos tepla na hranici materiálu.

Rychlé obrábění je silně nelineární problém kvůli výše popsaným účinkům a je třeba ho simulovat pomocí plně spojeného termomechanického modelu konečných prvků. Je proto obtížným úkolem develop kódu konečných prvků řešit problém řezání kovů od začátku, takže použití komerčního softwaru FE je atraktivní alternativou. Moderní software s konečnými prvky může v principu zpracovávat takové silně nelineární problémy. Pro naše studie jsme se rozhodli používat programový systém ABAQUS / Standard, který umožňuje definovat složité kontaktní podmínky, ponechává mnoho možností definovat chování materiálu a může být přizpůsoben v mnoha ohledech tím, že zahrnuje podprogramy definované uživatelem. Předpokládáme, že většina z níže popsaných metod by fungovala s jakýmkoliv podobným výkonným balíčkem FE. Vzhledem k použití standardizovaného softwaru lze formulovat rovnice (konečná složka, termomechanická vazba, integrační schéma atd.) Podrobněji jinde [3].

  Mnoho simulací konečných prvků procesu řezání kovem se provádí pomocí explicitní metody (viz např. [17]), která je zaručena sbližováním. (Přehled o simulacích konečných prvků procesu řezání lze nalézt v [16].) Přesto jsme se rozhodli použít implicitní kód. Konvergence se zde kontroluje během simulace, ale proces iteračního řešení již není zaručen. Jednou výhodou použití implicitního kódu ABAQUS / Standard je to, že umožňuje v simulaci zavést celou řadu flexibilních uživatelsky definovaných podprogramů. Taková rutina může být použita pro implementaci složitých kritérií pro separaci materiálu. Kromě toho má implicitní kód lepší chování při škálování, pokud je potřeba vylepšení místní sítě. Pokud se vytvoří úzké smykové pásy, jsou nutné velikosti prvků řádově 1 lm nebo méně (viz oddíl 4.2) a výhoda v době CPU při použití explicitního algoritmu se výrazně zmenší. Explicitní metoda je pravděpodobně lepší, jestliže jsou efekty tření velké, což však není v tomto případě. Na druhé straně explicitní metody často potřebují měnit některé fyzické parametry, jako je hustota nebo rychlost nástroje, nebo je třeba použít umělou viskozitu. Podle našeho názoru není důvod považovat implicitní simulaci za méně explicitní, pokud lze dosáhnout konvergence.

  Dále z mnoha dalších simulací používáme plně integrované čtyřřadé prvky prvního řádu, které mají lepší konvergenční vlastnosti než trojúhelníkové prvky. To je dále popsáno v části 3.3.

  Titanové slitiny tvoří segmentované třísky při řezání nebo tvoření (viz obr. 9). Každá podrobná simulace procesu řezání kovem musí být schopna zohlednit tuto segmentaci. Mechanizmy za segmentací čipů nejsou stále zcela srozumitelné [12,15,25,26]. Je zřejmé, že takzvaný adiabatický střih hraje významnou roli v segmentačním procesu: Tepelné změkčení materiálu ve smykové zóně vede k větší deformaci v této zóně, která produkuje teplo a vede k dalšímu změkčení. Tato pozitivní zpětná vazba mezi změkčováním a deformací způsobuje úzké pásmo extrémně silné deformace, zatímco obroušený materiál je jen mírně deformován. Není však známo, zda adiabatické smykové pásy jsou způsobeny prasklinami, které rostou do materiálu, jak se předpokládá v [25]. Pokud je to pravdivé, může koncentrace napětí na špičce trhliny indukovat tvorbu smykového pásu (viz např. [5]).

U zde popsaného modelu předpokládáme, že segmentace čipů je způsobena čistým adiabatickým střihem, aniž by došlo k trhlinám. Je zcela jasné, že účinná křivka toku plastů v bodě materiálu v smykovém pásu musí vykazovat maximální schopnost tohoto mechanismu držet. Použili jsme pole průtokové křivky, kde i izotermické průtokové křivky ukazují maximum. To je podrobněji popsáno v části 4.1.

  Pokud vzniknou segmentované čipy, výsledná smyková koncentrace vede k (téměř) nesouvislé deformaci čipu. Musí být přijata opatření, která zajistí, že síť konečných prvků není příliš deformována v důsledku této deformace, zejména v simulaci pomocí čtyřúhelníků.

  Stručně řečeno, simulace musí splňovat následující požadavky:

  využívání čtyřsložkových prvků co nejpoužívanější, aby se zabránilo extrémně zkreslenému oku;

  vysoká síťová hustota ve smykové zóně;

  nespojitá deformace (segmentace) čipu;

  konvergence implicitního algoritmu;

  použití standardního softwaru pro přenosnost a flexibilitu.

  Použití algoritmu pro automatické vyztužení je povinné při simulaci řezání kovu, protože narušení prvků se stávají velkými v rámci Lagrangianského přístupu. Krytí zajišťuje, že prvky se nikdy příliš nerozlišují. Může se také použít k vytvoření vyleštěného oka v smykové zóně, která se pohybuje s materiálem (viz obr. 6).

  Standardní síťové generátory však nejsou schopny zvládnout složité úkoly spojené s tímto problémem bez konfliktů. Tím je naprogramován předprocesor, který může zachytit silně zakřivené oblasti vytvořené řezným procesem pomocí čtyřúhelníků. Poloha smykové zóny se automaticky určuje pomocí geometrického kritéria a oka se zde upravuje. Předprocesor je popsán v následující části. Poté jsou vysvětleny podrobnosti o způsobu vytváření sítí a modelování segmentace.

  Model konečných prvků

  Principy tvorby ok

  Použitý preprocesor (nazvaný Preþþ) je zapsán v Cþþ pomocí standardních knihoven tříd a je tedy přenosný k různým platformám. Předprocesor lze použít pro výpočet parametrizovaných geometrických dat, takže parametry modelu lze snadno měnit. 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 záběru se obvykle používá k vytvoření sítě na fyzické oblasti, která je výsledkem výpočtu konečných prvků, protože se používá k automatizaci procesu vylepšení. Proto jsou ohraničující čáry definovány pozicemi uzlů předchozího kroku výpočtu a jsou proto již diskretizovány. Pro vyřešení rovnic se použije pravidelné obdélníkové oko, kde je velikost mřížky zvolena tak, aby byla menší než nejmenší vzdálenost mezi uzly na ohraničujících plochách, takže obrys starého a nového oka se těsně shoduje.

  Protože počet bodů řešení musí být pro nepravidelně tvarované oblasti poměrně velký, je výhodné vybrat algoritmus řešení s určitou péčí. Rozhodli jsme se o úplném multigridovém algoritmu zavedeném firmou Brandt [7]. Tento algoritmus má tu výhodu, že je rychlý a robustní a že také odhaduje chybu zkrácení, která je spojena s diskretizací, takže výpočty mohou být provedeny, dokud není číselná chyba srovnatelná s chybou zkrácení. Vzhledem k tomu, že rovnice jsou nelineární, musí být použita metoda plné aproximace (FAS). Multigridní technika se opírá o skutečnost, že standardní relaxační metody (jako je Gauss-Seidel) jsou velmi účinné při snižování oscilační části chyby řešení, zatímco hladší část s velkou vlnovou délkou není příliš velká. Proto po několika relaxačních krocích může být každá rovnice zahrnující chybu reprezentována i na hrubší mřížce s méně body. Relaxace na této hrubší mřížce opět snižuje komponenty s malou vlnovou délkou, které však nyní mají větší absolutní vlnovou délku, protože síť je hrubší. Proto je použita rekurzivní schéma, kde je chyba dostatečně snížena na všech použitých stupnicích délky. 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 asi minutu, a to i tehdy, když je počet mřížek okolo 250 000, pokud hranice oblasti nejsou příliš silné zakřivené. Obrázek 1 (a) ukazuje souřadnice souřadnic vytvořených s popsaným algoritmem v jednoduché oblasti.

Reentrantní rohy v oblasti mohou mít za následek silné deformované oko v blízkosti rohu. To lze předejít dvěma různými způsoby: na pravé straně rovnic lze vložit další zdroje. (3) a (4). Tyto zdrojové termíny se chovají jako bodové nebo oblastní náboje, které deformují ekvipotenciální linie a mohou tak odstranit deformace. Je však samozřejmé, že automaticky určíte vhodnou velikost těchto zdrojových termínů, které budou fungovat dobře

Model konečných prvků (1)Model konečných prvků (2)

Obrázek 1. Příklady souřadnicových systémů generovaných algoritmem popsaným v textu:

(a) znázorňuje jednoduchou oblast, (b) ukazuje oblast s odvzdušňovacím rohem, který je zesílen rozdělením na dvě části.

okolnosti. Z tohoto důvodu byl použit jiný přístup: pokud je síť příliš zkreslená u reentrantního rohu, oblast je rozdělena na dvě čáry, které začínají v tomto rohu a končí na opačné straně regionu (viz obr. 1 (b )).

  Poté se výpočet provádí na obou částech regionu zvlášť. To se děje automatizovaným a rekurzivním způsobem, takže v zásadě může být rozdělení regionu libovolně opakováno mnohokrát; avšak dostupná paměť a počítačový čas tuto možnost omezí. Stejný přístup byl také použit pro osekování segmentovaných čipů.

  Někdy vypočítaná síť není uspokojivá, zejména v oblasti blízko špičky nástroje. Laplaceova rovnice vede ke koordinaci linií, které jsou od této oblasti odkloněny. Proto preprocesor také umožňuje použití jednodušší záběrové techniky, konkrétně transfinitní interpolaci [24]. To funguje zvláště dobře, když čip není silně zakřivený, např. když dojde k segmentaci čipu a každý segment je oči odděleně, jak je popsáno v následující části.

  Modelování třídění čipů

  Titanové slitiny tvoří segmentované čipy při všech řezných rychlostech a za mnoha různých podmínek. V této práci předpokládáme, že segmentace čipů je způsobena pouze tvorbou adiabatické smykové pásky a že ve smykové zóně nedochází k žádnému selhání materiálu ani praskání. To znamená, že deformace je vždy elastoplastická a tudíž kontinuální, ale deformace může být extrémně silná a téměř nerozlišitelná od diskontinuální deformace. Alternativní přístup je popsán v [5, 17, 18].

  Pro zesílení segmentovaného čipu vytvořeného střihem musí být změněna topologie sítě, jak je znázorněno na obr. 2. Jeden prvek čáry v oku nese téměř celou deformaci a vede k ostrému reentrantnímu rohu na zadní straně čipu . Podobně jako v postupu popsaném v předcházející části se tento reten tat roh používá k rozdělení oka na dvě části, jak je znázorněno v pravé části obrázku. Protože algoritmus vyzvednutí vyžaduje, aby počet prvků ve všech segmentech byl stejný ve směru "vertikálním" (další moudré problémy vzniknou s úpravou oka), objeví se některé zdánlivě volné uzly. Stupně svobody těchto uzlů jsou fixovány pomocí lineárního omezení, takže je zajištěna kontinuita deformace na "volných" uzlech. Všimněte si, že linka spojující reentrantní roh a stranu nástroje čipu je zvolena čistě geometricky, tj. Není orientována podél

Model konečných prvků (3)

Obr. 2. Vyrovnání při střižném pásu. Diskontinuita na zadní straně čipu je odstraněna zavedením nových uzlů,

takže zapojení do čtyřúhelníků je snadné. Některé "volné" uzly se mohou vyskytovat na švu mezi oběma oblastmi,

 tyto jsou fixovány lineárním omezením (viz obr. 5 (b)). Všimněte si, že hustota sítě byla skutečně použita v simulacích

Část 4 jsou mnohem vyšší než ve schématech uvedených v této části.

smyčková kapela. Jednou z výhod této metody je to, že využívá čtyřnásobné prvky a že může být zcela automatizováno pro libovolný počet segmentů.

Volba typu prvku

V této simulaci používáme čtyřúhelníkové prvky, které mají lepší konvergenční vlastnosti než triangulární prvky. Pro plnohodnotnou simulaci pomocí ABAQUS umožňuje pouze použití plně integrovaných prvků prvního řádu.

  Stejně jako u těchto prvků jsou kmeny kontinuální nad hranicemi prvků, v oblastech silných plastických deformací je potřebná vysoká síťová hustota, aby se vyřešily velké deformační deformace. Vzhledem k tomu, že během simulace se očekávají velké plastické deformace (bez změny objemu), jsou při simulacích řezání kovů obvykle upřednostňovány prvky s dodatečným stupněm volnosti. Avšak v systému ABAQUS není možné dynamické vyřizování (resoning) s takovými prvky.

  Nicméně bylo provedeno několik simulací řezání bez rekonstrukce porovnáním chování standardních prvků s prvky s hybridní formací (použitím dodatečného stupně volnosti pro tlak). Odchylky mezi těmito dvěma typy prvků byly obvykle nižší než 1% u místních veličin, jako je plastická deformace, napětí Mises nebo tlak. Pouze v jednom případě, kdy byl prvek extrémně zkreslený (změna vnitřního úhlu většího než 60 ° v režimu bez stříhání), se v prvku vyskytoval rozdíl asi 10%; globální veličiny, jako jsou řezné síly, byly nižší. Simulace s remeshing, který by nahradil takový prvek s lepší tvar, by byl ještě přesnější. Důvodem dobrého chování standardních prvků je pravděpodobně skutečnost, že častá opracovávání a dobře navržené oko s vysokou hustotou, které mohou vyhovovat smykovému pohybu ve smykové zóně, dovolují standardním prvkům dostatečně dobře reprezentovat plastové kmeny.

  Aby se dále zkontrolovala absence smykového uzamknutí, bylo porovnání se simulací s prvky se sníženou integrací porovnáno s jedním se všemi popsanými plně integrovanými prvky. Bohužel v ABAQUSu není možné používat snížené integrační prvky s výpočtem teploty. Použitím plastické průtokové křivky s změkčováním napětí, jak je popsáno v kapitole 4.1, jsou v takové simulaci vytvořeny segmentované čipy, aby bylo možné kontrolovat deformační chování modelu. Při porovnání plně integrovaných a zmenšených prvků se zjistilo, že celkový vzorec deformace je podobný, ale segmentace je silnější díky plně integrovaným prvkům. To lze očekávat, jelikož tyto prvky mají více integračních bodů, jsou proto lépe vhodné pro vyřešení vysokých přechodů během procesu obnovy. Pokud by bylo přítomno smykové zamykání, tak by tomu tak nebylo.

  Kromě toho byla zkoumána i hustota sítě, a to pomocí hmotného zákona bez měkké deformace, takže šířka smykového pásu není určována velikostí prvku. (Tato simulace bude podrobněji popsána jinde [6].) Porovnání dvou výpočtů s 48 a 64 prvky ve směru tloušťky čipu vede k téměř identickým čipům, zatímco rozdíl v řezné síle je menší než 5%. Konečně byla provedena komparace s jednoduchým explicitním modelem bez vylepšení a se sníženými integračními prvky. Explicitní model vykazuje menší stupeň segmentace čipů a řezných sil přibližně o 10% větší než u implicitního modelu.

Volba počátečního oka

  I když samotný výpočet sítě je efektivní s výše popsaným algoritmem, je stále poněkud nákladným procesem, zejména proto, že veškeré materiálové údaje musí být interpolovány na integrační body nového oka.

  Níže popsané vyřešení by se mělo provádět co nejméně.

  Potřeba častého vylepšování může být snížena, pokud prvky v oku příliš nerozlišují během simulace. Toho lze dosáhnout podepisováním oka takovým způsobem, že tvar prvků uvnitř smykové zóny má tendenci stát se spíše namísto méně pravidelných. Obrázek 3 (vlevo) ukazuje, jak by měly okraje sítě ležet v oblasti deformovaného čipu. Aby se během simulace získaly prvky s tímto tvarem, musí být síť na nedeformovaném materiálu zkroucena. Zpětné mapování z deformované na nedeformovanou strukturu je prováděno heuristicky: za předpokladu, že tloušťka čipu je podobná hloubce řezu, bude mít oka, jak je znázorněno na obr. 3 (vpravo), požadované vlastnosti. Rozdělení obrysu čipové oblasti na čtyři části bylo provedeno tak, aby bylo zajištěno, že alespoň přibližně čtyři části budou odpovídat čtyřem povrchovým oblastem již vytvořeného čipu. Pokud nedojde k silnému prodloužení nebo zkrácení třísek, lze poloha čtyř linií snadno počítat z hloubky řezu.

  Tato metoda záběru vede k malému počtu deformovaných prvků. Ty však obvykle spočívají v oblasti, kde nedochází k silným gradientům deformace a stresu, a proto nemají negativní vliv na celkový výsledek.

  Některé simulace byly provedeny pomocí modelu založeného na tomto samo-vylepšujícím pletivu, aniž by bylo nutné provádět žádné simulace během simulace. Pro simulaci celého problému, včetně segmentace čipů, je povinné vyzkoušení.

Model konečných prvků (4)

Obr. 3. Návrh počátečního oka s prvky zlepšení tvaru. Nejprve je navrženo oko pro deformovaný čip.

 Pomocí zpětného výpočtu z tohoto tvaru se dosáhne počátečního tvaru ok, kde tvar prvku zlepší deformaci.

Tloušťka čipu určuje koncový bod horního povrchu.

 Vylepšení

  Použitá technika rešení je podobná tzv. Arbitrary Langrangian-Eulerianově metodě popsané v [4]. Během simulace se prověří, jestliže se vyskytnou buď problémy s konvergencí způsobené silně deformovanými prvky, nebo pokud nástroj posunul určitou předem definovanou vzdálenost. Obrys materiálové oblasti je potom uložen a na této oblasti je vypočítána nová síť, která je topologicky ekvivalentní starému oku, ale pravidelnějšímu. Tento výpočet se provádí pomocí algoritmu popsaného v části 3.1. Poté se stará data o roztoku (místní parametry materiálu, jako jsou plastické deformace, teploty apod.) Interpolují na novou síť. Tento druhý krok může ABAQUS provádět automaticky.

  Základní algoritmus obnovení probíhá ve dvou krocích [2]. V prvním kroku jsou hodnoty všech proměnných řešení získány v uzlech staré sítě pomocí extrapolace těchto hodnot z integračních bodů a průměrování všech prvků přilehlých ke každému uzlu. Ve druhém kroku jsou integrační body nového oka lokalizovány a proměnné interpolovány od uzlů ve staré ose k integračním bodům v nové síti. V proměnných způsobených touto technikou lze očekávat určitou diskontinuitu a provedené zprůměrování může vést k mírnému oslabení silných gradientů v roztoku. Proto je nutné jemné zachycení v smykové zóně. V níže uvedených simulacích byla pečlivě zkontrolována, že silné gradienty byly během kroku opracování jen mírně oslabeny, tj. Obrysy velkých objemů, jako je plastická deformace, byly téměř nerozlišitelné a šířka smykové zóny se jen mírně zvýšila.

Podrobný popis oka před a po kroku obnovy byl ukázán na obr. 2; tam byla síťová hustota během zhotovení zmačkána. Na obr. 4 je znázorněn další příklad pro případ kontinuálního čipu s nižší hustotou oka. Je jasně vidět, jak jsou zkreslené prvky nahrazovány více pravidelně tvarovanými prvky.

  Zvláště se vyskytuje při opracovávání obrobku a nástrojového čipu na kontaktních plochách: kontaktní algoritmus ABAQUS / Standard se nedaří sbližovat, pokud se pozice uzlu na nově opracovaném povrchu odchylují od starých hodnot [1]. Zvláštní pozornost je třeba věnovat tomu, aby se nové a staré uzly na dotykových plochách přesně shodovaly, jak je vidět např. z obr. 4.

Model konečných prvků (5)Model konečných prvků (6)

Obrázek 4. Rozložení čipové oblasti před a po opracování pro kontinuální třísek s nízkou hustotou oka.

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

  Potřeba vylepšení sítě

  Již bylo konstatováno, že pro odstranění vzniklých stresových a deformačních gradientů je zapotřebí velmi jemné síto ve smykové zóně. Jsou potřebné prvky s délkou okraje řádově 1 lm. Použití prvků této velikosti v celé síti by vyžadovalo použití více než 100 000 prvků, což je velmi vysoké, protože výpočet je třeba provést na standardní pracovní stanici a potřebuje několik stovek nebo dokonce tisíců časových kroků k vytvoření čipu.

  Protože se simulace provádí stejně tak, aby se zajistily dobře tvarované prvky, může být toto vyztužení rovněž použito k vytvoření zónové zjemňovací oblasti v oblasti smyku. Střihová zóna se pohybuje přes materiál, takže zjemňovací zóna musí podle toho měnit své místo.

  Dvě techniky pro vylepšení jsou široce používány: první je geometrické vylepšení pomocí lichoběžníkových prvků (na čtvercovém oku), aby odpovídalo oblasti jemnější k hrubší oka (viz obr. 5 (a)). Tento přístup má tu výhodu, že úhly v lichoběžníkovitých prvcích jsou pouze poloviny těch úhlů v podkladových čtvercích. Pokud se mapování provádí na zkreslené oblasti tak, že úhly prvků jsou menší než 90 °, může tato metoda vést k velmi malým vnitřním úhlům lichoběžníkovitých prvků.

  Alternativním přístupem je vylepšení oka přímo, jak je znázorněno na obr. 5 (b). Toto okénko porušuje podmínku, že v rámci sítě nesmí dojít k žádnému volnému uzlu. Aby se to obešlo, stupně volnosti zdánlivě volných uzlů jsou vypočítány lineární interpolací od sousedních uzlů. Tato metoda je doporučena v [1] a používá se pro tuto simulaci.

  S touto vylepšenou technikou lze snadno vytvářet silné zjemnění ok v smykové zóně. Na obr. 6 je znázorněno takové oko pro průběžný řezací proces s délkou okrajů prvku uvnitř smykové zóny osmkrát

Model konečných prvků (7)

Obrázek 6. Přehled modelu konečných prvků s výrazným zjemněním ok v pásmu střihu.

Konec čipu může být zesílený, než je smyková zóna, protože žádná plastická deformace

nastane. Viz obr. 11 pro záběr segmentovaného čipu.

  Menší než daleko od nich. Tato metoda snižuje počet prvků o deset nebo více a vede tak k obrovskému úsporu času počítače. Pro velkou plastickou deformaci může tato strategie zdokonalení oka vést k uzamčení prvků. Vzhledem k tomu, že zóna zdokonalení byla vždy vybrána tak, aby byla vzdálená od smykové zóny, kde nedochází k žádné deformaci plastů,

není pro tuto simulaci problematické.

  Modelování separace materiálů

  Důležitým aspektem simulací řezání kovů je správné modelování oddělení materiálu před nástrojem. Možné postupy jsou buď předdefinovat oddělovací linku a potom oddělit uzly na této lince, když je dosaženo určitého kritéria, nebo použít flexibilnější přístup, kdy je dělicí linka určena fyzikálním kritériem, který může použít kritické kritické kritérium nebo model poškození pro určení oddělení. Tento druhý přístup, ačkoli blíže k fyzické realitě, má tu nevýhodu, že je složitější realizovat a volit správné kritérium separace materiálu. Zvláště ve vysokorychlostním režimu nejsou spolehlivé kritéria známy. Je také možný třetí přístup: nelze dosáhnout skutečné separace materiálů a proces obrábění je považován za proces čisté deformace, podobný kování. Pro tuto simulaci byly použity dva modely pro kontrolu vlivu separačních kritérií na výsledky.

Komentáře

 0 / 5

 0  

Podpěra, podpora

Get A Quote

Domov

autorská práva2021 Nanjing Harsle Machine Tool Co. Ltd. Všechna práva vyhrazena.