№75-6
Віртуальний прилад для комп’ютерного моделювання напружень в зоні контакту леза зі стружкою
С.Т. Пацера1, В.А. Дербаба1, В.М. Рубан1, С.С. Дубровський2
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
2 Дніпровський технологічний університет «ШАГ», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 75:64-73
https://doi.org/10.33271/crpnmu/75.064
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Всучасних умовах підготовки кваліфікованих фахівців для роботи в машинобудівній галузі існує потреба у дистанційному інструментарії дослідження напружень. що виникають під час механічного оброблення виробів машинобудування. Тому метою даної роботи є створення відповідного віртуального пристрою.
Методика. Метод дослідження включає аналіз відомих аналітичних залежностей, класифікацію параметрів процесу на адекватні вихідні дані та функціональні аргументи і, нарешті, побудову оцифрованого обчислювального алгоритму. Програмну реалізацію створеного віртуального інструменту здійснено в середовищі NI LabWIEV 7.1. Вибір вказаного програмного продукту ґрунтується на наступних позитивних методологічних особливостях, таких як: потужний інструментальний засіб для створення графічних програм, що являють собою віртуальні прилади, зручні засоби для розробки складних експериментальних стендів, систем автоматизації та управління, моделювання процесів та інших завдань, що стоять перед сучасною наукою, зручність використання завдяки графічному інтерфейсу, можливість створення модульних програм, підтримку безлічі апаратних засобів і платформ, а також широкий спектр інтегрованих інструментів для аналізу даних та візуалізації результатів, можливість проведення наукових досліджень на основі отримання та використання моделей досліджуваних об’єктів, явищ та процесів.
Результати. Розраховані за допомогою віртуального приладу величини нормальних та тангенціальних напружень в зоні контакта стружки з лезом добре співпадають з опублікованими раніше даними.
Наукова новизна. З урахуваннямприйнятих обмежень щодо інтервалів значень параметрів процесів механічного оброблення сталі 45 та сталі Х18Н10Т встановлено графіки залежностей нормальних і тангенціальних напружень від довжині контакту стружки з лезом.
Практична значимість. Створений віртуальний пристрій для проведення комп’ютерного моделювання напружень у зоні контакта леза зі стружкою впроваджено в навчальний процес при підготовці магістрів та аспірантів за спеціальністю 131 Прикладна механіка.
Ключові слова: різання металів, комп’ютерний експеримент, LabVIEW.
Перелік посилань
1. Malakizadia, A., Oberbeck, J.N., Magnevall, M., & Krajnik, P. (2019). A new constitutive model for cutting simulation of 316L austenitic stainless steel. 17th CIRP Conference on Modelling of Machining Operations. Procedia CIRP, 82, 53–58.
https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.04.064
2. Xiaolei, H., Zhiqiang, S., Xuanzhen, C., Shan, P., Yong, P., & Ping, X. (2019). Investigation on the mechanical behavior and constitu-tive model of 45 steel used in planing energy-absorbing structure at high strain rate and high tempe-rature. Journal of Rail Way Science and Engineering, 16(1), 215–222. https://www.webofscience.com/wos/alldb/full-record/CSCD:6464931
3. Saleem, W., Ijaz, H., Alzahrani, A., & Zhang, J. (2019). Numerical modelling and simulation of macro- to microscale chip considering size effect for optimum milling characteristics of AA2024T351.Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 41(8).
https://doi.org/10.1007/s40430-019-1838-0
4. Denkena, B., Kroedel, A., Ellersiek, L., Zender, F. (2021). Modelling of process Forces for Complex multiaxial Turning Processes. MM Science Journal, Special Issue HSM 2021 16th International Conference on High Speed Machining, 5023–5029.
https://doi.org/10.17973/MMSJ.2021_11_2021147
5. Pop, A. B., Sandu, A. V., Sachelarie, A., & Țîțu, M. A. (2021). Studying the Behavior of the C45 Material when Changing the Tool Geometry Using the Finite Element Method. Archives of Metallurgy and Materials, 653–659.
https://doi.org/10.24425/amm.2022.137802
6. Kuruc, M., Vopat, T., Peterka, J., Necpal, M., Simna, V., Milde, J., & Jurina, F. (2022). The Influence of Cutting Parameters on Plastic Deformation and Chip Compression during the Turning of C45 Medium Carbon Steel and 62SiMnCr4 Tool Steel. Materials, 15(2), 585.
https://doi.org/10.3390/ma15020585
7. Ribeiro-Carvalho, S., Lauro, C.H., Horovistiz, A., & Davim, J.P. (2022). Development of FEM-based digital twins for machining difficult-to-cut materials: A roadmap for sustainability. Journal of Manufacturing Processes,75, 739–766.
https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.01.027
8. Storchak, M., Drewle, K., Menze, Ch., Stehle, T., & Möhring, H-C. (2022). Determination of the Tool-Chip Contact Length for the Cutting Processes. Materials, 15(9), 3264.
https://doi.org/10.3390/ma15093264
9. Afrasiabi, M., Saelzer, J., Berger, S., Iovkov, I., Klippel, H., Röthlin, M., Zabel, A., Biermann, D., & Wegener, K. (2021). A Numerical-Experimental Study on Orthogonal Cutting of AISI 1045 Steel and Ti6Al4V Alloy: SPH and FEM Modelling with Newly Identified Friction Coefficients. Metals, 11, 1683.
https://doi.org/10.3390/met11111683
10. Kravchenko, Yu.H., & Patsera, S.T. (2021). Rozpodil napruzhen na plastychno-pruzhnomu kontakti struzhka-lezo. Zbirnyk naukovykh prats NHU, 66, 140–152.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/66.140
11. NI’s Software Bundle for Engineers in Research, Validation, and Production. (n.d.). https://www.ni.com/en/shop/electronic-test-instrumentation/what-is-test-workflow.html
12. Derbaba, V.F. (2013). Modelirovanie vlijanija pogreshnostej izmerenija obshhih normalej zub'ev na pokazateli razbrakovki. Vostochno-Evropejskij zhurnal peredovyh tehnologij, 6(4(66)),48–52.
13. Patsera, S.T., Korsun, V.I., Derbaba, V.F., & Ruzhyn P.O. (2016). Alhorytm imitatsiino-statystychnoho doslidzhennia kontrolno-vymiriuvalnoi systemy ta yoho prohramna realizatsiia u Ni LabVIEW. Systemy obrobky informatsii. ”Metrolohiia”, 6(143). 116–119. http://www.hups.mil.gov.ua/periodic-app/article/16731
14. Bohdanov, О., Protsiv, V., Derbaba, V. & Patsera, S. (2020). Model of surface roughness in turning of shafts of traction motors of electric cars. «Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu», 1, 41–45
https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-1/041
15. Mazur, M.P., Vnukov, Yu.M., Dobroskok, V.L., Zaloha, V.O., Novosolov, Yu.K., & Yakubov, F.Ia. (2011). Osnovy teorii rizannia materialiv. 2-e vyd. pererob. i dop. Novyi svit-2000. https://xn--e1ajqk.kiev.ua/wp-content/uploads/2019/12/Mazur-M.-P.-Osnova-teori-rizпотовщенняannya-meterialiv.pdf
