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Entwicklung der netzfreien Finite-Pointset-Methode für die Zerspansimulation

  • Eckart Uhlmann , Robert Gerstenberger , Matthias Schäfer and Jörg Kuhnert
Published/Copyright: March 20, 2017
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
From the journal Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 106 Issue 7-8

Kurzfassung

Aktuelle Programme für die Finite-Elemente-Simulation von Zerspanprozessen verwenden Neuvernetzungsprozeduren, um die Trennung von Span und Grundwerkstoff abzubilden und die in den Scherzonen auftretenden großen Elementverzerrungen zu korrigieren. Diese Prozeduren schränken jedoch die Abbildungsgenauigkeit auf Grund von Interpolationsverlusten ein. Eine netzfreie Simulationsmethode ohne Neuvernetzungsprozeduren kann daher für die Zerspansimulation vorteilhaft sein. Im Rahmen der Weiterentwicklung der netzfreien Finite-Pointset-Methode (FPM) für die Zerspansimulation wurden ein Materialmodell für metallische Werkstoffe implementiert, Spanbildungssimulationen mit unterschiedlichen Werkstoffen durchgeführt und erste Schritte zur Darstellung des Kühlschmierstoffs in der Zerspansimulation unternommen.

Abstract

State-of-the-art software for the finite element simulation of cutting processes applies remeshing procedures in order to model the chip-workpiece separation and to handle the large element deformation in the shear zones. However, these procedures limit the mapping accuracy due to interpolation losses. A meshfree simulation method without remeshing procedures can therefore be advantageous for the simulation of chip formation. Hence, the meshfree finite pointset method was adapted for the application in cutting simulations. The work is focused on the implementation of a material model for metals, the accomplishment of chip formation simulations with different materials and on first steps to the modeling of a cutting simulation with coolant.

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann, geb. 1958, ist Leiter des Fachgebiets Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin sowie Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) im Produktionstechnischen Zentrum Berlin.

Dipl.-Ing. Robert Gerstenberger, geb. 1982, studierte an der TU Berlin Maschinenbau mit der Fachrichtung Konstruktionstechnik und ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am IWF der TU Berlin.

Dr. Matthias Schäfer, geb. 1977, promovierte in Mathematik an der TU Kaiserslautern und ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern.

Dr. Jörg Kuhnert, geb. 1969, promovierte in Mathematik an der TU Kaiserslautern und ist Leiter der FPM Arbeitsgruppe am Fraunhofer Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern.

References

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Online erschienen: 2017-03-20
Erschienen im Druck: 2011-08-18

© 2011, Carl Hanser Verlag, München

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