Un modelo de elementos finitos de corte de metal de alta velocidad con cizallamiento adiabático

Introducción

Las aleaciones de titanio como Ti6al4v se utilizan ampliamente en aplicaciones aeroespaciales y otras aplicaciones industriales. Una gran fracción de los costos de producción de componentes hechos de estas aleaciones se debe al mecanizado. Por lo tanto, el diseño de aleaciones de titanio con mejor maquinabilidad es un objetivo de investigación que valga la pena.

Para lograr esto, es necesario identificar los parámetros materiales importantes que influyen críticamente en la maquinabilidad del material. Esto se puede hacer mediante estudios de parámetros utilizando simulaciones de computadora de elementos finitos. Una vez que se determinan las vías de diseño más prometedoras, se puede hacer la modificación de la aleación real, que es solo el paso final del proceso de diseño de material. Este enfoque es similar al ciclo de producción estándar de CAE, donde solo se construyen unos pocos prototipos.

Crear un modelo informático confiable del proceso de corte de metal es el primer y crucial paso en este proceso. En este artículo, describimos dicho modelo con cierto detalle. Utiliza el software de elementos finitos estándar para los cálculos, asegurando así la portabilidad y la flexibilidad. Como los requisitos en el algoritmo de malla son bastante fuertes, se ha desarrollado un preprocesador especial, que se programa en CÞÞ y, por lo tanto, también es portátil a diferentes plataformas.

El documento se organiza de la siguiente manera: después de una breve descripción de los requisitos en el modelo en la Sección 2, los detalles del modelo de elementos finitos se dan en la Sección 3. Algunos resultados producidos con el modelo se muestran en la Sección 4, centrándose en los detalles del chip para el proceso de mación. La Sección 5 resume el trabajo y señala los objetivos de investigación futuros.

El problema

En el proceso de corte de metal, el material se elimina de la superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte y se forma un chip. El problema implica grandes deformaciones plásticas que generan una cantidad considerable de calor, al igual que la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo y también entre la herramienta y el chip. La separación del material de la pieza de trabajo frente a la herramienta también debe modelarse. Como la influencia de los parámetros del material es más importante para las consideraciones de diseño del material que los detalles del proceso en sí, el proceso de corte simulado aquí es el de corte ortogonal. El proceso se simula como bidimensional, lo que reduce fuertemente el tiempo de computadora necesario para el cálculo. Se realiza una simplificación adicional suponiendo que la herramienta sea perfectamente rígida.

La fricción y el flujo de calor en la herramienta se han descuidado hasta ahora en las simulaciones, pero se pueden incluir fácilmente. La razón de esta omisión es que es necesario simplificar el proceso de corte tanto como sea posible para obtener información sobre los mecanismos subyacentes como se explicará a continuación. Además, no hay radiación térmica desde la superficie libre del chip y no se permite transferencia de calor en el límite del material.

El mecanizado rápido es un problema fuertemente no lineal debido a los efectos descritos anteriormente y debe simularse utilizando un modelo de elementos finitos termomecánicos completamente acoplados. Por lo tanto, es una tarea formidable para desarrollar un código de elementos finitos para lidiar con el problema de corte de metal desde cero, de modo que el uso del software FE comercial es una alternativa atractiva. En principio, el software de elementos finitos modernos puede manejar problemas tan fuertemente no lineales. Para nuestros estudios, hemos decidido utilizar el sistema de programa ABAQUS/Estándar, que permite la definición de condiciones de contacto complejas, deja muchas posibilidades definir el comportamiento del material y puede personalizarse en muchos aspectos al incluir subrutinas definidas por el usuario. Suponemos que la mayoría de los métodos descritos a continuación funcionarían con cualquier paquete FE similarmente poderoso. Debido al uso de software estandarizado, la formulación de las ecuaciones (formulación de elementos finitos, acoplamiento termomecánico, esquema de integración, etc.) se puede encontrar con gran detalle en otro lugar [3].

Muchas simulaciones de elementos finitos del proceso de corte de metal se realizan utilizando el método explícito (ver, por ejemplo, [17]), que está garantizado para converger. (Una descripción general sobre simulaciones de elementos finitos del proceso de corte se puede encontrar en [16].) Sin embargo, hemos decidido usar un código implícito. Aquí se verifica la convergencia durante la simulación, pero el proceso de solución iterativa ya no se garantiza que converge. Una ventaja de usar el código implícito ABAQUS/Standard es que esto permite que se introduzca una gran gama de subrutinas flexibles definidas por el usuario en la simulación. Dichas rutinas pueden usarse para implementar criterios complicados de separación de materiales. Además de eso, el código implícito tiene un mejor comportamiento de escala si se necesita refinamiento de malla local. Si se forman bandas de corte estrechas, se necesitan tamaños de elementos del orden de 1 lm o menos (ver sección 4.2) y la ventaja en el tiempo de CPU de usar un algoritmo explícito disminuirá fuertemente. Un método explícito es probablemente superior si los efectos de fricción son grandes, lo cual, sin embargo, no es el caso aquí. Por otro lado, los métodos explícitos a menudo necesitan cambiar algunos parámetros físicos como la densidad o la velocidad de la herramienta, o tienen que usar la viscosidad artificial. En nuestra opinión, no hay razón para considerar una simulación implícita inferior a una explícita, si se puede lograr convergencia.

También de manera diferente de muchas otras simulaciones, utilizamos elementos cuadrilátero de primer orden totalmente integrados, que tienen mejores propiedades de convergencia que los elementos triangulares. Esto se discute más a fondo en la Sección 3.3.

Las aleaciones de titanio forman chips segmentados cuando se cortan o togonalmente (ver Fig. 9). Cualquier simulación detallada del proceso de corte de metal debe poder tener en cuenta esta segmentación. Los mecanismos detrás de la segmentación de chips aún no se entienden por completo [12,15, 25,26]. Está claro que el llamado cizallamiento adiabático juega un papel destacado en el proceso de segmentación: el ablandamiento térmico del material en la zona de corte conduce a una mayor deformación en esta zona, que produce calor y conduce a un mayor ablandamiento. Esta retroalimentación positiva entre el ablandamiento y la deformación provoca una banda estrecha de deformación extremadamente fuerte, mientras que el material de redondeo SUR solo se deforma ligeramente. Sin embargo, no se sabe si las bandas de corte adiabáticas son causadas por grietas que crecen en el material, como se supone en [25]. Si esto es cierto, la concentración de estrés en la punta de la grieta puede inducir la formación de la banda de corte (ver, por ejemplo, [5]).

Para el modelo descrito aquí, suponemos que la segmentación de chips es causada por el cizallamiento adiabático puro, sin que ocurran grietas. Está bastante claro que la curva de flujo de plástico efectiva de un punto de material en la banda de corte debe mostrar un máximo para que este mecanismo se mantenga. Hemos utilizado un campo de curva de flujo donde incluso las curvas de flujo isotérmico muestran un máximo. Esto se detalla más en la Sección 4.1.

Si se forman chips segmentados, la concentración de corte conduce a una (casi) deformación discontinua del chip. Se deben tomar medidas para garantizar que la malla de elementos finitos no esté demasiado distorsionada debido a esta formación de DE, especialmente en una simulación utilizando elementos cuadrilaterales.

Para resumir, la simulación debe cumplir con los siguientes requisitos:

uso de elementos cuadriláteros, lo más regular posible, evitando mallas extremadamente distorsionadas;

alta densidad de malla en la zona de corte;

deformación discontinua (segmentación) del chip;

convergencia del algoritmo implícito;

Uso de software estándar para portabilidad y flexibilidad.

El uso de un algoritmo para remeshing automático es obligatorio en una simulación de corte de metal, a medida que las distorsiones de elementos se vuelven grandes en un enfoque de la lahing de la lagrangiana asegura que los elementos nunca se distorsionen demasiado. También se puede usar para crear una malla refinada en la zona de corte que se mueve con el material (ver Fig. 6).

Sin embargo, los generadores de malla estándar no pueden manejar las tareas complejas involucradas en este problema sin dificultades. Por lo tanto, se ha programado un preprocesador que puede combinar las regiones fuertemente curvas creadas por el proceso de corte utilizando cuadriláteros. La posición de la zona de corte se determina automáticamente utilizando un criterio geométrico y la malla se refina allí. El preprocesador se describe en la siguiente sección. Posteriormente, se explican los detalles del proceso de creación de malla y del modelado de la segmentación.

El modelo de elementos finitos

Principios de generación de malla

El preprocesador usado (llamado preÞÞ) está escrito en CÞÞ utilizando bibliotecas de clase estándar y, por lo tanto, es portátil a diferentes plataformas. El preprocesador se puede usar para calcular los datos de geometría parametrizados, de modo que los parámetros del modelo se puedan cambiar fácilmente. Es aplicable a una amplia gama de problemas en dos y (con algunas restricciones) en tres dimensiones.

Este es un sistema elíptico cuasi-lineal de ecuaciones, que se puede resolver utilizando métodos estándar. El algoritmo de malla generalmente se usa para crear una malla en una región física que sea el resultado de un cálculo de elementos finitos, ya que se usa para automatizar el proceso de remesing. Por lo tanto, las líneas delimitadoras se definen por las posiciones de nodo del paso de cálculo anterior y, por lo tanto, ya están discretizadas. Para resolver las ecuaciones, se usa una malla rectangular regular donde el tamaño de la cuadrícula se elige para ser más pequeño que la distancia más pequeña entre los nodos en las superficies delimitadoras, de modo que el contorno de la malla anterior y la nueva está de acuerdo.

Como el número de puntos de solución tiene que ser bastante grande para las regiones de forma irregular, es ventajoso elegir el algoritmo de solución con algo de cuidado. Hemos decidido un algoritmo multigrid completo como lo introduce Brandt [7]. Este algoritmo tiene la ventaja de que es rápido, robusto, y que también da una estimación del error de truncamiento involucrado en la discretización, de modo que los cálculos se pueden realizar hasta que el error numérico sea comparable al error de truncamiento. Como las ecuaciones no son lineales, se debe utilizar un método de esquema de aproximación completo (FAS). La técnica múltiple se basa en el hecho de que los métodos de relajación estándar (como Gauss-Seidel) son muy eficientes para reducir la parte oscilante del error de la solución, mientras que la parte más suave y grande no se afecta mucho. Por lo tanto, después de algunos pasos de relajación, cualquier ecuación que involucre el error también puede representarse en una cuadrícula más gruesa con menos puntos. La relajación en esta cuadrícula más gruesa reduce nuevamente los componentes de longitud de onda pequeña, que, sin embargo, ahora tienen una longitud de onda absoluta mayor a medida que la cuadrícula es más gruesa. Por lo tanto, se utiliza un esquema recursivo donde el error se reduce de manera eficiente en todas las escalas de longitud involucradas. Este algoritmo es una herramienta estándar para la solución de las ecuaciones elípticas, de modo que se remite al lector a la literatura para obtener más detalles [20]. Necesita solo aproximadamente un minuto en una estación de trabajo estándar, incluso cuando el número de puntos de celosía es de aproximadamente 250 000 siempre que los límites de la región no estén demasiado curvados. La figura 1 (a) muestra las líneas de coordenadas creadas con el algoritmo descrito en una región simple.

Las esquinas reentrantes en la región pueden dar lugar a una malla fuertemente deformada en las cercanías de la esquina. Esto se puede evitar de dos maneras diferentes: se pueden introducir términos de origen adicionales en el lado derecho de las ecuaciones. (3) y (4). Estos términos fuente actúan como cargos de punto o región que deforman las líneas equipotenciales y, por lo tanto, pueden eliminar las deformaciones. Sin embargo, es difícil determinar automáticamente un tamaño apropiado de estos términos fuente que funcionarán bien en todos

Fig. 1. Ejemplos de sistemas de coordenadas generados con el algoritmo descrito en el texto:

(a) muestra una región simple, (b) muestra una región con una esquina reentrante que se engaño dividiéndola en dos partes.

circunstancias. Debido a esto, se usó otro enfoque: si la malla está demasiado distorsionada cerca de una esquina reentrante, la región se divide en dos en una línea que comienza en esta esquina y termina en el lado opuesto de la región, (ver Fig. 1 (B )).

Posteriormente, el cálculo se realiza en ambas partes de la región por separado. Esto se hace de manera automatizada y recursiva, por lo que, en principio, la división de la región puede repetirse arbitrariamente muchas veces; Sin embargo, la memoria disponible y el tiempo de computadora limitarán esta posibilidad. El mismo enfoque también se utilizó para combinar chips segmentados.

A veces, la malla calculada no es satisfactoria, especialmente en la región cercana a la punta de la herramienta. La ecuación de Laplace conduce a líneas coordinadas que se alejan de esta región. Por lo tanto, el preprocesador también permite el uso de una técnica de malla más simple, a saber, la interpolación transfinita [24]. Esto funciona especialmente bien cuando el chip no está fuertemente curvo, p. Cuando se produce la segmentación de chips y cada segmento se combina por separado como se describe en la siguiente sección.

Modelado de segmentación de chips

Las aleaciones de titanio forman chips segmentados en todas las velocidades de ting y bajo muchas condiciones diferentes. En este trabajo, suponemos que la segmentación de chips es causada únicamente por la formación de la banda de corte adiabática y que no se produce fallas o grietas materiales en la zona de corte. Esto significa que la deformación siempre es elastoplástica y, por lo tanto, continua, pero la deformación puede ser extremadamente fuerte y casi indistinguible de una formación discontinua. Se describe un enfoque alternativo en [5, 17,18].

Para combinar un chip segmentado formado por el cizallamiento, la topología de la malla debe cambiarse, como se muestra en la Fig. 2. Aquí una línea de elementos en la malla lleva casi toda la deformación y conduce a una esquina reentrante aguda en la parte posterior del chip . Similar al enfoque descrito en la sección anterior, esta esquina de resolución se usa para dividir la malla en dos partes como se muestra en la parte derecha de la figura. Como el algoritmo de recuerdo requiere que el número de elementos sea el mismo en la dirección "vertical" en todos los segmentos (surgirán otros problemas sabios con el refinamiento de la malla), se producirán algunos nodos aparentemente libres. Los grados de libertad de estos nodos se fijan utilizando una restricción lineal, de modo que se garantiza la continuidad de la deformación en los nodos "libres". Tenga en cuenta que la línea que conecta la esquina reentrante y el lado de la herramienta del chip se eligen puramente geométricamente, es decir, no está orientado a lo largo del

Fig. 2. Remeshing cuando ocurre una banda de corte. La discontinuidad en la parte posterior del chip se elimina al introducir nuevos nodos,

Así que ese maltrato con cuadriláteros es fácil. Algunos nodos "libres" pueden ocurrir en la costura entre las dos regiones malhechadas,

Estos se fijan utilizando una restricción lineal (ver Fig. 5 (b)). Tenga en cuenta que la densidad de malla realmente utilizada en las simulaciones de

La Sección 4 es mucho más alta que en los bocetos que se muestran en esta sección.

banda de corte. Una ventaja de este método es que alma el uso de elementos cuadrilátero y que puede automatizarse por completo para un número arbitrario de segmentos.

Elección del tipo de elemento

En esta simulación, utilizamos elementos cuadrilaterales, que tienen mejores propiedades de convergencia que los elementos trianguras. Para una simulación totalmente acoplada, utilizando ABAQUS REMESHING solo permite el uso de elementos de primer orden rallados totalmente integrados.

Al igual que con estos elementos, las cepas son continuas sobre los límites de los elementos, se necesita una alta densidad de malla en regiones de formaciones de plástico fuertes para resolver grandes gradientes de deformación. Como se esperan grandes cepas plásticas (sin cambio de volumen) durante la simulación, los elementos con grados de libertad adicionales generalmente se prefieren en las simulaciones de corte de metales. Sin embargo, en el sistema ABAQUS, no es posible la remescencia dinámica (rezonificación) con tales elementos.

Sin embargo, se han realizado varias simulaciones de corte sin zonificación comparando el comportamiento de los elementos estándar con elementos con una formulación híbrida (utilizando un grado adicional de libertad para la presión). Las desviaciones entre estos dos tipos de elementos generalmente eran inferiores al 1% para cantidades locales como la deformación plástica, el estrés por Mises o la presión. Solo en un caso, donde un elemento estaba extremadamente distorsionado (un cambio de ángulo interno de más de 60 ° en un modo no afilado), ocurrió una diferencia de aproximadamente el 10% dentro del elemento; Las cantidades globales como las fuerzas de corte se afectaron menos. Una simulación con remeshing, que reemplazaría a dicho elemento con uno mejor de forma, sería aún más precisa. La razón del buen comportamiento de los elementos estándar es probablemente el hecho de que el remeshing frecuente y una malla bien diseñada con alta densidad que puede acomodar el movimiento de corte en la zona de corte permiten que los elementos estándar representen las cepas de plástico razonablemente bien.

Para verificar aún más la ausencia de bloqueo de corte, se comparó una comparación con una simulación con elementos con integración reducida con uno con los elementos completamente integrados de DE. Desafortunadamente, no es posible en Abaqus utilizar elementos de integración reducidos con un cálculo de temperatura. Sin embargo, al usar una curva de flujo de plástico con suavizado de tensión, como se escribió en la Sección 4.1, los chips segmentados se forman en tal simulación, de modo que se pueda verificar el comportamiento de deformación del modelo. Comparando elementos completamente integrados y reducidos, se encuentra que el patrón de formación de DE general es similar, pero la segmentación es más fuerte utilizando los elementos completamente integrados. Esto es de esperar, ya que estos elementos tienen más puntos de integración son, por lo tanto, más adecuados para resolver los altos gradientes durante un proceso de remesing. Si el bloqueo de corte estuviera presente, este no sería el caso.

Además, el efecto de la densidad de la malla también se ha estudiado, utilizando una ley de material sin tensión suave, de modo que el ancho de una banda de corte no es disuadido por el tamaño del elemento. (Esta simulación se describirá con mayor detalle en otra parte [6].) Comparando dos cálculos con 48 y 64 elementos en la dirección del espesor del chip conduce a chips casi idénticos, mientras que la diferencia en la fuerza de corte es <5%. Finalmente, también se ha realizado una comparación con un modelo explícito simple sin remesing y con elementos de integración reducidos. El modelo explícito muestra un menor grado de segmentación de chips y fuerzas de corte aproximadamente un 10% más grandes que en el modelo implícito.

Elección de malla inicial

Aunque el cálculo de la malla en sí es bastante efectivo con el algoritmo descrito anteriormente, sigue siendo un proceso algo costoso, especialmente porque todos los datos del material deben interpolarse con los puntos de integración de la nueva malla.

Por lo tanto, el remeshing descrito a continuación debe hacerse de la manera más rara vez posible.

La necesidad de remeshing frecuente se puede reducir si los elementos en la malla no se distorsionan demasiado rápido en el curso de la simulación. Esto se puede lograr firmando la malla de tal manera que la forma de los elementos dentro de la zona de corte tiende a volverse más en lugar de menos regular. La figura 3 (izquierda) muestra cómo las líneas de malla deben estar en la región de un chip deformado. Para obtener elementos con esta forma durante la simulación, la malla en el material no deformado debe estar deformado. El "mapeo posterior" de la estructura deformada a la no deformada se realiza heurísticamente: suponiendo que el grosor del chip es similar a la profundidad de corte, una malla como se muestra en la Fig. 3 (derecha) tendrá las propiedades deseadas. La división del esquema de la región del chip en cuatro partes se ha realizado de tal manera que garantice que, al menos aproximadamente, las cuatro partes correspondan a las cuatro regiones superficiales del chip ya formado. Si no se produce un alargamiento o acortamiento de chips fuertes, la posición de las cuatro líneas se puede calcular fácilmente a partir de la profundidad de corte.

Este método de malla da como resultado un pequeño número de elementos deformados. Sin embargo, estos generalmente se encuentran en una región donde no se producen gradientes fuertes de deformación y tensiones y, por lo tanto, no influyen en el resultado general de una manera negativa.

Algunas simulaciones se han realizado con un modelo basado en esta malla de administración autocomplacible sin necesidad de remover durante la simulación. Para la simulación del problema completo, incluida la segmentación de chips, el remeshing es obligatorio.

Fig. 3. Diseño de malla inicial con elementos de mejora de la forma. Primero se diseña una malla para el chip deformado.

Mediante el cálculo de esta forma, se alcanza una forma de malla inicial donde la forma del elemento mejorará la deformación.

El grosor del chip determina el punto final de la superficie superior.

Remeshing

La técnica de remeshing utilizada es similar al llamado método langrangiano -euleriano arbitrario descrito en [4]. Durante la simulación, se realiza un remeshing si se producen problemas de convergencia debido a elementos fuertemente deformados o si la herramienta ha avanzado en cierta distancia predefinida. Luego se almacena el esquema de la región material y se calcula una nueva malla en esta región, que es topológicamente equivalente a la malla vieja pero más regular. Este cálculo se realiza utilizando el algoritmo descrito en la Sección 3.1. Posteriormente, los datos de la solución antiguos (parámetros del material local como cepas de plástico, temperaturas, etc.) se interpolan en la nueva malla. Este último paso puede ser realizado automáticamente por Abaqus.

El algoritmo de remeshing subyacente continúa en dos pasos [2]. En el primer paso, los valores de todas las variables de solución se obtienen en los nodos de la malla vieja mediante la extrapolación de estos valores de los puntos de integración y promediando todos los elementos adyacentes a cada nodo. En un segundo paso, los puntos de integración de la nueva malla se localizan y las variables se interpolan de los nodos en la malla anterior a los puntos de integración en la nueva malla. Se puede esperar cierta discontinuidad en las variables debido a esta técnica, y el promedio realizado puede conducir a un ligero debilitamiento de gradientes fuertes en la solución. Por lo tanto, la malla fina en la zona de corte es obligatoria. En las simulaciones que se muestran a continuación, se verificó cuidadosamente que los gradientes fuertes solo se debilitaron ligeramente durante un paso de remover, es decir, las gráficas de contorno de cantidades como la deformación plástica eran casi indistinguibles y el ancho de la zona de corte solo aumentaron ligeramente.

En la Fig. 2; Allí, la densidad de malla estaba arrugada durante el remeshing. La figura 4 muestra otro ejemplo para el caso de un chip continuo con menor densidad de malla. Se puede ver claramente cómo los elementos distorsionados son reemplazados por los más regulares.

Surge una dificultad especial en remescar la herramienta de superficies de contacto: pieza de trabajo y herramienta - chip: el algoritmo de contacto de Abaqus/estándar no puede converger si el nodo se posiciona en el diferencial de superficie recién removiado incluso ligeramente de los valores antiguos [1]. Se debe tener especial cuidado para garantizar que los nodos nuevos y viejos en las superficies de contacto coincidan exactamente, como se puede ver, p. de la figura 4.

Fig. 4.deta la cola de la región del chip antes y después del remescato para un chip continuo con baja densidad de malla.

La nueva malla es más regular, especialmente en la zona de corte donde están presentes los altos gradientes

Necesidad de refinamiento de malla

Ya se ha afirmado que se requiere una malla muy fina en la zona de corte para resolver los gradientes de tensión y tensión que ocurren. Se necesitan elementos con una longitud de borde del orden de 1 lm. El uso de elementos de este tamaño a lo largo de la malla requeriría el uso de más de 100 000 elementos, que es muy alto ya que el cálculo se realizará en una estación de trabajo estándar y necesita varios cientos o incluso miles de incrementos de tiempo para formar un chip.

Como el remeshing se realiza de todos modos durante la simulación para garantizar elementos bien formados, este remeshing también se puede usar para crear una zona de refinamiento de malla en la zona de corte. La zona de corte se mueve a través del material, por lo que la zona de refinamiento tiene que cambiar su lugar en consecuencia.

Dos técnicas para los refinamientos se utilizan ampliamente: la primera es un refinamiento geométrico que usa elementos trapezoidales (en una malla cuadrada) para que coincida con la región de malla más fina con la región más gruesa (ver Fig. 5 (a)). Este enfoque tiene la ventaja de que los ángulos dentro de los elementos trapezoidales son solo la mitad de los de los cuadrados subyacentes. Si se realiza un mapeo en una región distorsionada para que los ángulos de elementos sean más pequeños que 90 °, este método puede conducir a ángulos internos muy pequeños de los elementos trapezoidales.

El enfoque alternativo es refinar la malla directamente, como se muestra en la Fig. 5 (b). Esta malla viola la condición de que no deben ocurrir nodos libres dentro de una malla. Para eludir esto, los grados de libertad de los nodos aparentemente libres se calculan mediante interpolación lineal de los nodos adyacentes. Este método se recomienda en [1] y se utiliza para esta simulación.

Con esta técnica de refinamiento, se puede crear fácilmente un fuerte refinamiento de malla en la zona de corte. La figura 6 muestra tal malla para un proceso de corte continuo con longitudes del borde del elemento dentro de la zona de corte ocho veces

Fig. 6. Descripción general del modelo de elemento finito completo con un refinamiento de malla fuerte en la zona de corte.

El final del chip se puede enredar más grueso que la zona de corte, ya que no hay deformación plástica

ocurrirá allí. Ver Fig. 11 para la malla de un chip segmentado.

Más pequeño que los que están lejos de eso. Este método resulta el número de elementos en un factor de diez o más y, por lo tanto, conduce a un inmenso ahorro de tiempo de computadora. Para una gran deformación plástica, esta estrategia de refinamiento de malla puede conducir al bloqueo de los elementos. Como la zona del refinamiento siempre se eligió para estar lejos de la zona de corte, donde no se produce deformación plástica, esto

no es problemático para esta simulación.

Separación de material de modelado

Un aspecto importante de las simulaciones de corte de metal es el modelado correcto de la separación del material frente a la herramienta. Los posibles enfoques son predefinir una línea de separación y luego separar los nodos en esta línea cuando se alcanza un cierto criterio o utilizar un enfoque más flexible donde la línea de separación está determinada por un criterio físico, que puede usar un criterio de estrés crítico o Un modelo de daño para determinar la separación. Este último enfoque, aunque más cercano a la realidad física, tiene la desventaja de ser más complicado de implementar y de elegir un criterio de separación material correcto. Se desconocen especialmente en los criterios confiables del régimen de alta velocidad. También es posible un tercer enfoque: no se puede hacer una verdadera separación de material y el proceso de mecanizado se considera como un proceso de deformación pura, similar a la falsificación. Para esta simulación, se han utilizado dos modelos para verificar la influencia de los criterios de separación en los resultados.