Identyfikatory
Warianty tytułu
Model obróbki strumieniem wodno-ściernym metodą elementów skończonych
Języki publikacji
Abstrakty
Understanding the exact nature of erosion of workpiece materials by abrasive waterjet machining (AWJM) is still confused, although is important for successful modeling of this promising process. This paper presents a first attempt to model the AWJM process using the powerful tool of the finite element method (FEM) in order to explain the abrasive particle-workpiece interaction. Also the model predicts the behaviour of the process. The main objective is to develop an FE model which enable to predict the depth of cut without any cutting experiments. The new model takes into account the precise representation of the constitutive behaviour of the workpiece material under AWJ dynamic loading conditions which was ignored in previous AWJM models in which the flow stress was represented by a constant value. Additionally, deformations, stresses and strains occurring in the workpiece material in the vicinity of the cutting interface as a result of the erosion impact by AWJ, could be obtained. In the present model, forces acting on the abrasive particle need not be initially, determine, as in previous AWJM studies, as they are automatically calculated at each time step. The results show that the finite element method is a useful tool in predicting abrasive-material interaction and AWJ depth of cut.
Zrozumienie i wyjaśnienie mechanizmów rządzących obróbką strumieniem wodno-ściernym, tj. mechanizmów erozyjnych, jest w dalszym ciągu problemem aktualnym i niezwykle istotnym dla dalszego jej rozwoju. W artykule przedstawiono pierwsze podejście do modelowania zjawisk występujących podczas obróbki strumieniem wodno-ściernym przedmiotów wykonanych z materiałów sprężysto-plastycznych za pomocą metody elementów skończonych. Głównym celem modelowania na tym etapie rozpoznania problemu było wyjaśnienie zjawiska interakcji, tj. wzajemnego oddziaływania materiału ściernego zawartego w strumieniu cieczy i przedmiotem obrabianym. Opracowany model pozwala na przewidywanie przebiegu procesu obróbki, tj. kształtu i wymiarów strefy obróbki. Jednym z głównych, praktycznych celów opracowania modelu jest możliwość określenia głębokości cięcia bez badań eksperymentalnych. Opracowany model uwzględnia w sposób dokładniejszy (niż dotychczas opracowane modele) właściwości materiałowe (budowę i strukturę) przedmiotu obrabianego, poddanego dynamicznemu działaniu cząstek materiału ścierniwa zwartego w strumieniu cieczy. W dotychczasowych modelach naprężenie uplastyczniające traktowane było jako wartość stała. Ponadto, odkształcenia i naprężenia powstające w materiale przedmiotu w pobliżu strefy skrawania w wyniku erozyjnego oddziaływania strumienia wodno-ściernego, mogą być wyznaczone na drodze modelowej. Aktualny model obliczeniowy nie wymaga, taj jak dotychczasowe modele, definiowania wartości początkowej siły działającej na cząstki ścierne zawarte w strumieniu cieczy, ponieważ jest ona wyznaczona w każdym kroku obliczeniowym. Rezultatem badań symulacyjnych przeprowadzonych metodą elementów skończonych jest wyjaśnienie niektórych zjawisk dotyczących lokalnych odkształceń, zwłaszcza w pierwszych chwilach uderzenia cząstki ściernej w przedmiot obrabiany m. In. Badania wskazują na bardzo znaczące odkształcenia przedmiotu w bardzo krótkim okresie czasu co prowadzi do znaczących, lokalnie występujących naprężeń, prowadzących do odkształceń trwałych (plastycznych).
Rocznik
Tom
Strony
37--54
Opis fizyczny
Bibliogr. 27 poz.
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSL9-0008-0024
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.