FE - simulation of chip formation in inhomogeneous materials

Titel in Übersetzung: FE - Simulation der Zerspanung inhomogen aufgebauter Materialien

Stefan Distlberger

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

619 Downloads (Pure)

Abstract

Der Spanbildungsprozess ist ein komplexer-, nicht vollständig verstandener Vorgang. Aspekte wie Reibung, die Bildung des Spans, Schnittkraft und Einschlüsse im Material definieren den Prozess. In dieser Arbeit werden einige dieser Aspekte mit Hilfe der kommerziellen FE-Softwarelösung ABAQUS Standard analysiert und ein Überblick über gängige Methoden der Spanbildungssimulation gegeben. Im Zuge dessen werden Python- und Fortran-Skripts präsentiert, mit deren Hilfe man die Spanbildung von homogenen und inhomogenen Materialien in ABAQUS Standard automatisieren und analysieren kann. Die dafür entwickelte Routine ermöglicht ein automatisches Neuvernetzen um kritischer Elementverzerrung vorzubeugen, sowie eine Automatisierung der ansonsten manuellen, zeitaufwändigen Modellierung. Analyse- und Visualisierungsskripts ermöglichen es dem Benutzer beispielsweise Videos zu rendern oder die Spandickenänderung und Werkzeugkräfte als Funktion der Zeit zu beobachten. Des Weiteren wird der Einfluss unterschiedlicher Elementgrößen auf die Simulation untersucht. Es zeigt sich, dass sich bei kleiner werdenden Elementgrößen auch die Spandicke und Werkzeugkraft reduziert und der Span eine stärkere Krümmung aufweist. Eine Simulation mit homogenem Material, welches über die Schnittlänge an Spantiefe verliert, gibt Aufschluss über die Abnahme von Spandicke und Schnittkraft. Es werden zwei Modelle verglichen, wobei im ersten der Span ungehindert in Selbstkontakt treten kann, während im zweiten der Span getrimmt wird, um diesen Selbstkontakt gerade zu verhindern. Um Effekte von Einschlüssen beim Durchschreiten der primären Deformationszone zu zeigen, wird eine Parameterstudie mit drei unterschiedlichen Einschlussgrößen an unterschiedlichen Positionen durchgeführt. Die Studie zeigt, dass sowohl Größe und Position des Einschlusses einen Einfluss auf die Spanbildung haben. Beispielsweise bildet sich eine scharfe Kerbe, wenn ein großer Einschluss nahe der Werkstoffoberfläche positioniert wird.
Titel in ÜbersetzungFE - Simulation der Zerspanung inhomogen aufgebauter Materialien
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Antretter, Thomas, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung27 Juni 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 17-04-2019

Schlagwörter

  • Simulation des Schneidprozesses
  • Spanbildung
  • Remeshing
  • große Netzverformungen
  • Zerspanen inhomogener Werkstoffe

Dieses zitieren