Численное моделирование материалов

17 марта 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

Международного журнала экстремального производства

В публикации в Международном журнале экстремального производства исследователи из Харбинского технологического института, Университета науки и технологий Хуачжун, Университета Гуйчжоу и Рурского университета в Бохуме представляют краткий обзор применения численного моделирования для изучения влияния свойств и микроструктуры заготовок. материалов на алмазных режущих механизмах различных типов обрабатываемых материалов, таких как металлические, твердохрупкие материалы и композиционные материалы.

Кроме того, обсуждается влияние применения внешнего энергетического поля на алмазную резку труднообрабатываемых материалов.

Поведение анизотропной деформации среди монокристаллических зерен при алмазной резке поликристаллических материалов может быть хорошо описано в микроскопическом масштабе с помощью конечно-элементного моделирования пластичности кристаллов, которое обеспечивает основу для фундаментального понимания механизмов формирования, а также стратегии подавления обработанная поверхность.

Изменение состояния трения инструмента о стружку в зависимости от температуры резания может быть эффективно отражено с помощью критерия трения прилипания-скольжения термомеханической связи, встроенного в модель конечных элементов. Кроме того, износ алмазного инструмента можно снизить за счет текстурирования режущего инструмента.

Фундаментальное понимание процессов фазового превращения и растрескивания посредством моделирования имеет решающее значение для выявления механизмов перехода от хрупкого к пластичному твердому хрупкому материалу, что позволяет рационально выбирать оптимизированные параметры для повышения пластической обрабатываемости.

Численная модель, основанная на физике, имеет решающее значение для получения прогнозируемых результатов, которые соответствуют экспериментальным данным для композитных материалов. Реальные микроструктурные характеристики армированной фазы, а также правильная обработка границы между армированной фазой и матрицей существенно необходимы для точного представления взаимодействия фаз инструмента и фаз при численном моделировании алмазной резки композитов.

Конфигурация внешних полей (вибрационное поле, тепловое поле и поле ионной имплантации) и их взаимодействие с материалом заготовки без потери физики имеют решающее значение для выявления механизмов автополевой алмазной резки труднообрабатываемых материалов с повышенной обрабатываемостью численными методами. симуляции.

Один из ведущих исследователей, профессор Цзюньцзе Чжан, прокомментировал: «Для производства в атомном и близком к атомному масштабе производства, которое занимается обработкой материалов в атомном масштабе с выраженным эффектом размера поверхности, сверхточная алмазная резка также играет важную роль. роль благодаря достижимой субнанометровой точности обработки».

«Многомасштабное численное моделирование, такое как моделирование методом конечных элементов в микроскопическом масштабе и моделирование молекулярной динамики в наномасштабе, стало более популярным благодаря их способности обеспечивать динамическое понимание текущих процессов алмазной резки различных материалов, таких как деформация материалов. , образование стружки, развитие силы резания и формирование поверхности».

Первый автор д-р Лян Чжао прокомментировал: «Несмотря на широкое применение различных методов моделирования, используемых при исследовании процесса огранки алмазов, все еще существуют проблемы или проблемы, которые необходимо решить для лучшего сравнения прогнозируемых результатов с экспериментальными данными».

«В настоящей работе мы представляем компактный обзор последних достижений в области передового численного моделирования алмазной резки различных материалов, которые различаются по свойствам, микроструктуре и составляющим. Аспекты, представленные в этой работе, представляют собой руководящие принципы численного моделирования сверхточная механическая обработка различных материалов».