Μοντελοποίηση και προσομοίωση κατεργασίας ορθογωνικής κοπής με FEM-SPH μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων.
Modelling and Simulation of Orthogonal CuttingUsing FEM-SPH Numerical Methods.
Abstract
Η παρούσα πτυχιακή εργασία αφορά τη μελέτη των κατεργασιών αφαίρεσης υλικού που ανάγονται σε ορθογωνική κοπή (OrthogonalCutting) με τη βοήθεια αριθμητικών προσομοιώσεων και συγκεκριμένα με τη Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM, FiniteElementMethod) και τη μέθοδο Υδροδυναμικής σωματιδίων (SPH, SmoothParticleHydrodynamics).
Στο 1ο Κεφάλαιο πραγματοποιείται μια εισαγωγή στις μηχανουργικές κατεργασίες και τις εργαλειομηχανές αφαίρεσης υλικού.Στο 2ο Κεφάλαιο, ακολουθεί η ανάλυση της κατεργασίας τόρνευσηςστην ορθογωνική κοπή. Παρουσιάζονται και επεξηγούνται οι χαρακτηριστικές παράμετροι της τόρνευσης, που χαρακτηρίζουν κάθε ορθογωνική κοπή. Στο 3ο Κεφάλαιο ακολουθεί εισαγωγή στις αριθμητικές μεθόδους FEM και SPHστην κοπή μετάλλων και περιγράφεται η μοντελοποίησησε λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων αντιπροσωπευτικής ορθογωνικής κοπής τόρνευσης, καθώς και αναλύονται τα στάδια υλοποίησης της προσομοίωσης της κατεργασίας. Ακολούθως, στο 4οΚεφάλαιο, γίνεται η παρουσίαση και ανάλυση των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων. Τα τελικά συμπεράσματα παρουσιάζονται στο τελευταίο5ο Κεφάλαιο της εργασίας. This thesis deals with the study of orthogonal cutting material removal techniques using numerical simulations and in particular the Finite Element Method (FEM) and the Smooth Particle Hydrodynamic (SPH) method.
After an introduction to machining and cutting machines in Chapter 1, in Chapter 2 follows the analysis of turning process on orthogonal cutting.The typical turning parameters that characterize orthogonal cutting are presented and described. Chapter 3 introduces FEM and SPH numerical methods in metal cutting and describes a representative case of orthogonal cuttingmodeling using a computational finite element software.Τhe implementation steps of the machining simulationare also described. Then, in Chapter 4, the simulation results are presented and analyzed. The final conclusions are presented in the last Chapter 5 of this thesis.