Сравнительный анализ методик моделирования процесса резания с использованием программных средств

Abstract

В статье представлен сравнительный анализ численных моделей, используемых при моделировании процесса резания методом конечных элементов. Приводится сравнение возможностей инженерных программ (Deform, Advantedge, ANSYS Workbench и ABAQUS) и реализуемых в них численных математических моделей. Описаны основные этапы моделирования, а также известные методы и подходы, применяемые для их реализации. Для представления процессов движения деформируемой сплошной среды анализируются подходы Лагранжа, Эйлера и Лагранжа-Эйлера. В качестве критериев разрушения материала и стружкоотделения представлены геометрические и физические критерии. Описаны преимущества использования явного и неявного методов численного интегрирования при решении дифференциального уравнения движения. Рассмотрены различные модели трения между стружкой и инструментом: Кулона-Амонтона, Зорева, Зибеля и другие. Для примера реализации моделирования процесса точения было выбрано приложение Abaqus. В результате моделирования получена информация о тепловом и напряженно-деформированном состоянии поверхностного слоя обрабатываемого изделия, инструмента и стружки. Выполнено сравнение с полученными ранее результатами с использованием приложения ANSYS Workbench. Числовые значения температур, напряжений и деформаций соответствуют традиционным представлениям о процессе резания, а также представленным в открытых источниках экспериментальным данным.