Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/37717

Назва: Simulation of boring by smoothed particle hydrodynamics method
Інші назви: Моделювання розточування методом згладжених часток гідродинаміки
Автори: Шихалєєв, Максим
Shykhalieiev, Maksym
Приналежність: Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine
Бібліографічний опис: Shykhalieiev M. Simulation of boring by smoothed particle hydrodynamics method / Maksym Shykhalieiev // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2021. — Vol 103. — No 3. — P. 13–22.
Bibliographic description: Shykhalieiev M. (2021) Simulation of boring by smoothed particle hydrodynamics method. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 103, no 3, pp. 13-22.
Є частиною видання: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 3 (103), 2021
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 3 (103), 2021
Журнал/збірник: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Випуск/№ : 3
Том: 103
Дата публікації: 19-жов-2021
Дата подання: 1-вер-2020
Дата внесення: 31-бер-2022
Видавництво: ТНТУ
TNTU
Місце видання, проведення: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2021.03.013
УДК: 621.7
Теми: розточування
динаміка різання
метод згладжених часток гідродинаміки
безсітковий метод моделювання
FEM
SPH
моделювання оброблення
boring
cutting dynamics
smoothed particle hydrodynamics method
mesh-free modeling method
FEM
SPH
machining modeling
Кількість сторінок: 10
Діапазон сторінок: 13-22
Початкова сторінка: 13
Кінцева сторінка: 22
Короткий огляд (реферат): Розглянуто можливість застосування методу згладжених часток гідродинаміки для моделювання процесів оброблення різанням на прикладі багатолезового розточування отворів. Метод згладжених частинок гідродинаміки все ширше використовується вченими при розробленні комп’ютерних моделей оброблення різанням. В якості програмного пакета для моделювання використано високо-нелінійний вирішувач LS-Dyna з явною постановкою задачі динамічного моделювання (Explicit dynamics). В якості моделі матеріалу заготовки використано формулювання за Джонсоном-Куком (Johnson-Cook) з відповідними емпіричними коефіцієнтами для кожного матеріалу. Також наведено механічні характеристики матеріалу, потрібні для моделювання у вирішувачі LS-Dyna. Для матеріалу заготовки змінювався матеріал, а режими різання залишались однаковими для всіх матеріалів відповідно. Заготовку згенеровано за допомогою методу згладжених частинок, а інструмент – сіткою. Для спрощення моделі використано абсолютно твердий інструмент (Rigid). Кінематичну схему обертання інструменту реалізовано за допомогою ключового слова INITIAL_VELOCITY_GENERATION. Для надання поступального руху інструменту та закріплення заготовки використано ключове слово BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION вирішувача. Для моделювання використано один комп’ютер з двоядерним процесором і частотою 3.3 МГц. Найбільший крок інтегрування для збіжності при чисельному розв’язуванні задачі оброблення лімітовано критерієм Куранта-Фрідріхса-Леві. Отримані в програмному пакеті результати моделювання показано у вигляді графіків, які побудовано з використанням внутрішніх інструментів та інтерпретатора вирішувача LS-Dyna Як бачимо, коливання сил різання при однакових режимах різання для різних матеріалів різні, а ефективна пластична деформація зростає пропорційно. Коливання сили різання при розточуванні в заданій моделі має найбільшу амплітуду для алюмінієвого сплаву марки A2024-T351. Для решти двох матеріалів коливання сил різання мають меншу амплітуду і пікове значення сили різання. Відповідно, найменше коливання сил різання отримано для сталі марки C45E. Зміни еквівалентних напружень за Мізесом теж змінюються за складним законом, але мають пікове значення при врізуванні різального інструменту.
The possibility of applying the smoothed particle hydrodynamics method for modeling of cutting processes on the example of multi-blade boring of holes is considered in this paper. Highly nonlinear LS-Dyna solver with an explicit statement of the dynamic modeling problem is used as a software package for modeling. Johnson-Cook formulation with the corresponding empirical coefficients for each material is used as the model of the workpiece material. Absolutely solid tool is used to simplify the model. The kinematic scheme of the tool rotation is implemented using the keyword INITIAL_VELOCITY_GENERATION. The simulation results obtained in the software package are presented in the form of graphs.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/37717
ISSN: 2522-4433
Власник авторського права: © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2021
URL-посилання пов’язаного матеріалу: https://doi.org/10.1016/j.procir.2013.06.081
https://doi.org/10.1016/j.cirp.2007.05.017
https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.11.019
https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.03.034
https://doi.org/10.1007/s11740-013-0484-0
https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.05.013
https://doi.org/10.1007/s40571-014-0015-6
https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2013.12.018
https://doi.org/10.1007/s00466-012-0720-z
https://doi.org/10.1177/1687814016651557
https://doi.org/10.1016/j.jsv.2005.04.012
Перелік літератури: 1. Eckart Uhlmann, Enrico Barth. Smoothed Particle Hydrodynamics simulation of the machining process of Inconel 718. Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 18. P. 1–11.
2. Fabian Spreng, Peter Eberhard. Machining Process Simulations with Smoothed Particle Hydrodynamics. Procedia CIRP. 2015. P. 94–99.
3. Madaj M, Piska M. On the SPH Orthogonal Cutting Simulation of A2024-T351 Alloy. Procedia CIRP. 2013. Vol. 8. P. 152–157. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2013.06.081
4. On the selection of Johnson-Cook constitutive model parameters for Ti-6Al-4V using three types of numerical models of orthogonal cutting.
5. The influence of Johnson–Cook material constants on finite element simulation of machining of AISI 316L steel.
6. Impact of anisotropy and viscosity to model the mechanical behavior of Ti–6Al–4V alloy.
7. Uhlmann E, v. d. Schulenburg MG, Zettier R. Finite Element Modeling and Cutting Simulation of Inconel 718. CIRP Annals 2007;56:61–64. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2007.05.017
8. P. W. Cleary, M. Prakash, R. Das, J. Ha. Modelling of Metal Forging Using SPH. Applied Mathematical Modeling. 2012. Vol. 36. Issue 8. P. 3836–3855. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.11.019
9. Balbaa M. A., Nasr Mohamed NA. Prediction of Residual Stresses after Laser-assisted Machining of Inconel 718 Using SPH. In: Schulze V, editor. Proceedings of the 15th CIRP Conference on Modelling of Machining Operations. Vol. 31. Amsterdam: Elsevier B. V.; 2015. P. 19–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.03.034
10. Heisel U., Zaloga W., Krivoruchko D., Storchak M., Goloborodko L. Modelling of orthogonal cutting processes with the method of smoothed particle hydrodynamics. Production Engineering 2013;7(6):639‑645. DOI: https://doi.org/10.1007/s11740-013-0484-0
11. Feng Zhang, Zheng Liu, Yue Wang, Pingli Mao, Xinwen Kuang, Zhenglai Zhang, Yingdong Ju, Xiaozhong Xu, The modified temperature term on Johnson-Cook constitutive model of AZ31 magnesium alloy with {0002} texture. Journal of Magnesium and Alloys. Vol. 8. Issue 1. 2020. P. 172–183. ISSN 2213-9567. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.05.013
12. Spreng F., Schnabel D., Mueller A., Eberhard P., 2014. A local adaptive discretization algorithm for Smoothed Particle Hydrodynamics, Computational Particle Mechanics, 1 (2): 131–145. DOI: https://doi.org/10.1007/s40571-014-0015-6
13. Xi Y, Bermingham M, Wang G, Dargusch M. SPH/FE modeling of cutting force and chip formation during thermally assisted machining of Ti6Al4V alloy. Computational Materials Science 2014;84:188‑197. DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2013.12.018
14. Livermore Software Technology Corporation (LSTC), 2012, LSDYNA: Keyword User’s Manual – Volume II: Material Models, California.
15. Gaugele T., Eberhard P., 2013. Simulation of cutting processes using meshfree Lagrangian particle methods, Computational Mechanics, 51(3):261–278. DOI: https://doi.org/10.1007/s00466-012-0720-z
16. H. Li and E. Du, «Simulation of rock fragmentation induced by a tunnel boring machine disk cutter», Advances in Mechanical Engineering. Vol. 8. No. 6. P. 1–11. 2016. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814016651557
17. D. Parle, R. Singh and S. Joshi, «Modeling of Specific Cutting Energy in Micro-Cutting using SPH Simulation», IWMF2014,9thINTERNATIONAL WORKSHOP ON MICROFACTORIES. P. 121–126. 2014.
18. N. Chandiramani and T. Pothala, «Dynamics of 2-dof regenerative chatter during turning». Journal of Sound and Vibration. Vol. 290. No. 1–2. P. 448–464. 2006. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2005.04.012
References: 1. Eckart Uhlmann, Enrico Barth. Smoothed Particle Hydrodynamics simulation of the machining process of Inconel 718. Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 18. P. 1–11.
2. Fabian Spreng, Peter Eberhard. Machining Process Simulations with Smoothed Particle Hydrodynamics. Procedia CIRP. 2015. P. 94–99.
3. Madaj M, Piska M. On the SPH Orthogonal Cutting Simulation of A2024-T351 Alloy. Procedia CIRP. 2013. Vol. 8. P. 152–157. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2013.06.081
4. On the selection of Johnson-Cook constitutive model parameters for Ti-6Al-4V using three types of numerical models of orthogonal cutting.
5. The influence of Johnson–Cook material constants on finite element simulation of machining of AISI 316L steel.
6. Impact of anisotropy and viscosity to model the mechanical behavior of Ti–6Al–4V alloy.
7. Uhlmann E, v. d. Schulenburg MG, Zettier R. Finite Element Modeling and Cutting Simulation of Inconel 718. CIRP Annals 2007;56:61–64. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2007.05.017
8. P. W. Cleary, M. Prakash, R. Das, J. Ha. Modelling of Metal Forging Using SPH. Applied Mathematical Modeling. 2012. Vol. 36. Issue 8. P. 3836–3855. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.11.019
9. Balbaa M. A., Nasr Mohamed NA. Prediction of Residual Stresses after Laser-assisted Machining of Inconel 718 Using SPH. In: Schulze V, editor. Proceedings of the 15th CIRP Conference on Modelling of Machining Operations. Vol. 31. Amsterdam: Elsevier B. V.; 2015. P. 19–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.03.034
10. Heisel U., Zaloga W., Krivoruchko D., Storchak M., Goloborodko L. Modelling of orthogonal cutting processes with the method of smoothed particle hydrodynamics. Production Engineering 2013;7(6):639‑645. DOI: https://doi.org/10.1007/s11740-013-0484-0
11. Feng Zhang, Zheng Liu, Yue Wang, Pingli Mao, Xinwen Kuang, Zhenglai Zhang, Yingdong Ju, Xiaozhong Xu, The modified temperature term on Johnson-Cook constitutive model of AZ31 magnesium alloy with {0002} texture. Journal of Magnesium and Alloys. Vol. 8. Issue 1. 2020. P. 172–183. ISSN 2213-9567. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.05.013
12. Spreng F., Schnabel D., Mueller A., Eberhard P., 2014. A local adaptive discretization algorithm for Smoothed Particle Hydrodynamics, Computational Particle Mechanics, 1 (2) : 131–145. DOI: https://doi.org/10.1007/s40571-014-0015-6
13. Xi Y, Bermingham M, Wang G, Dargusch M. SPH/FE modeling of cutting force and chip formation during thermally assisted machining of Ti6Al4V alloy. Computational Materials Science 2014;84:188‑197. DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2013.12.018
14. Livermore Software Technology Corporation (LSTC), 2012, LSDYNA: Keyword User’s Manual – Volume II: Material Models, California.
15. Gaugele T., Eberhard P., 2013. Simulation of cutting processes using meshfree Lagrangian particle methods, Computational Mechanics, 51(3):261–278. DOI: https://doi.org/10.1007/s00466-012-0720-z
16. H. Li and E. Du, “Simulation of rock fragmentation induced by a tunnel boring machine disk cutter”, Advances in Mechanical Engineering. Vol. 8. No. 6. P. 1–11. 2016. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814016651557
17. D. Parle, R. Singh and S. Joshi, “Modeling of Specific Cutting Energy in Micro-Cutting using SPH Simulation”, IWMF2014,9thINTERNATIONAL WORKSHOP ON MICROFACTORIES. P. 121–126. 2014.
18. N. Chandiramani and T. Pothala, “Dynamics of 2-dof regenerative chatter during turning”. Journal of Sound and Vibration. Vol. 290. No. 1–2. P. 448–464. 2006. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2005.04.012
Тип вмісту: Article
Розташовується у зібраннях:Вісник ТНТУ, 2021, № 3 (103)



Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.