Сборник научных трудов ДонГТУ

Статья

Наименование Особенности двухмерного моделирования методом конечных элементов процесса резки параллельными ножами
Авторы Боровик П. В., к.т.н., доц.
Греновецкая Т. И., асс.
Раздел Металлургия
Год 2017 Выпуск 46 Страницы 72 - 77
УДК 669:621.965.01:519.876.5
Аннотация На основе анализа и обобщения опыта разработки двухмерных конечно-элементных математических моделей процесса резки параллельными ножами, отмечены особенности, оказывающие существенное влияние на результаты моделирования. Обоснован выбор формулировки метода конечных элементов применительно к данной задаче. Предложен способ построения исходной сетки, позволяющий минимизировать число элементов и поддерживать структурированность сетки в ходе симуляции. Отмечена необходимость наложения дополнительных ограничений на узлы сетки. Указан тип конечных элементов для данного класса задач. Приведен пример сетки перед началом разрушения применительно к моделированию процесса горячей резки параллельными ножами.
Реферат Цель. Разработать рекомендации по построению, структурированию и контролю конечно-элементной сетки при двухмерном моделировании процесса резки параллельными ножами.
Методика. На базе анализа моделирования методом конечных элементов в программном комплексе Abaqus процесса резки параллельными ножами, устанавливались особенности построения и управления конечно-элементными моделями.
Результаты. Установлено, что наиболее предпочтительной формулировкой для такого класса задач является формулировка Лагранжа-Эйлера. Указывается, что при построении сетки, моделируемую область следует делить на подобласти, что позволит управлять размерами элементов и структурировать сетку в соответствии с особенностями процесса. Предлагается использовать формулировку Лагранжа-Эйлера только для подобластей, в которых расположена зона собственно реза. Отмечено, что в зоне собственно реза поведение узлов, расположенных на свободных поверхностях, целесообразно представлять в формулировке Лагранжа для более корректного описания поведения свободных поверхностей. Рекомендуется при построении сетки использовать изопараметрические четырехугольные линейные элементы с редуцированной схемой интегрирования.
Научная новизна. Впервые изучены и обобщены особенности двухмерного моделирования методом конечных элементов процесса резки параллельными ножами в программном комплексе Abaqus. Это позволит с большей степенью достоверности исследовать поведение металла в ходе разделения, повысить точность теоретических решений, а также степень достоверности расчета энергосиловых параметров процесса и основных показателей качества, за счет более корректного учета особенностей конечно-элементных моделей, влияющих на результаты моделирования.
Практическая значимость. Предложенные рекомендации по двухмерному моделированию методом конечных элементов применительно к процессу резки параллельными ножами позволят обоснованно принимать решения по выбору эффективных инструментов при разработке моделей и, как следствие, повысить степень достоверности получаемых результатов.
Ключевые слова резка параллельными ножами, моделирование, метод конечных элементов, конечно-элементная сетка
Полный текст