A finite element model for abrasive waterjet machining

• Autorzy: Hassan A. I. , Kosmol J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a first attempt to model abrasive waterjet (AWJM) machining process using the powerful tool of the finite element method (FEM) in order to explain the abrasive particle-workpiece interaction. The new model takes into account precise representation of the constitutive behaviour of the workpiece material under AWJ dynamic loading conditions which was ignored in previous AWJM models. In the present model, forces acting on the abrasive particle need not be initially determined, 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.

PL

Modelowanie obróbki strumieniem wodnościernym metodą elementów skończonych. W artykule przedstawiono pierwsze podejście do modelowania obróbki strumieniem wodnościernym metodą elementów skończonych. Celem badań jest próba wyjaśnienia zjawisk występujących na styku ścierniwa i przedmiotu obrabianego. Ten nowy model w sposób precyzyjniejszy uwzględnia właściwości materiału poddanego dynamicznym obciążeniom, co we wcześniejszych modelach nie było uwzględniane. W modelu tym nie trzeba definiować początkowej siły działającej na ścierniwo (jak to miało miejsce w poprzednich modelach), ponieważ jest ona automatycznie obliczana w każdym kroku czasowym. Wyniki symulacji pokazują, że MES jest bardzo dobrym narzędziem do przewidywania reakcji pomiędzy ścierniwem i przedmiotem obrabianym oraz głębokości skrawania.

Słowa kluczowe

EN

waterjet machining; finite element method

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 38 nr 4
• Strony: 957--968
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hassan A. I.

• Department of Machine Technology, Silesian University of Technology, Gliwice

autor

Kosmol J.

• Department of Machine Technology, Silesian University of Technology, Gliwice

Bibliografia

• 1. BLICKWEDEL H., GUO N.S., HAFERKAMP H., LOUIS H., 1991, Prediction of Abrasive Jet Cutting Performance and Quality, Proceedings of the 10th International Conference on Jet Cutting Technology, BHR group, pp.163.
• 2. CHEN L., SIORES E., WONG W.C.K., 1998, Optimizing Abrasive Waterjet Cutting of Ceramic Materials, Journal of Materials Processing Technology, 74, 251-254.
• 3. FINNIE I., 1995, Some Reflections on the Past and Future of Erosion, Wear, 1, 186-187.
• 4. GOLDSMITH W., 1999, Bouncing from One Collision to the Next, Applied Mechanics Review, 52, 8, p.R 27.
• 5. HASHISH M., 1984a, A Modeling Study of Metal Cutting with Abrasive Water-jets, Transactions of the ASME, Journal of Engineering Materials and Technology, 106, 1, p.88.
• 6. HASHISH M., 1984b, Cutting with Abrasive Waterjets, Mechanical Engineering, 106, p.60.
• 7. HASHISH M., 1988, Visualization of the Abrasive-Waterjet Cutting Process, Experimental Mechanics, pp.159.
• 8. HASHISH M., 1989, A Model for Abrasive-Waterjet (AWJ) Machining, Trans¬actions of the ASME, Journal of Engineering Materials and Technology, 111, p.154
• 9. HASSAN A.I., KOSMOL J., 1997, An Overview of Abrasive Waterjet Machi¬ning (AWJM), Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn, Politechnika Śląska, Gliwice, 2/97, 181-205
• 10. HASSAN A.I., KOSMOL J., 1998, A Preliminary Finite Element Model of Wa¬terjet Machining (WJM), Proceedings of the Conference: HI Forum prac ba¬dawczych "Kształtowanie części maszyn przez usuwanie materiału", Koszalin, Poland, 1-3, p.235
• 11. HOOGSTRATE A.M. ET AL., 1997, Opportunities in Abrasive Water-Jet Ma¬chining, Annals of the CIRP, 46, 2, p.697
• 12. PAUL S., HOOGSTRATE A.M., VAN LUTTERVELT C.A., KALS H.J.J., 1998, Analytical Modeling of the Total Depth of Cut in the Abrasive Waterjet Ma¬chining of Polycrystalline Brittle Materials, Journal of Materials Processing Technology, 73, p.206
• 13. SIORES E., WONG W.C.K., CHEN L., WAGER J.G., 1996, Enhancing Abra¬sive Waterjet Cutting of Ceramics by Head Oscillation Technique, Annals of the CIRP, 45, 1, p.327
• 14. ZENG J., KIM T.J., 1996, An Erosion Model of Polycrystalline Ceramics in Abrasive Waterjet Cutting, Wear, 193, 2, p.207