Entwicklung und experimentelle Verifikation eines Simulationstools für die Prognose und Beeinflussung der dynamischen und thermischen Wechselwirkungsprozesse beim Zerspanen

用于预测和影响加工过程中动态和热相互作用过程的仿真工具的开发和实验验证

• 批准号: 5448885
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Peter Eberhard
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Technische und Numerische Mechanik (ITM)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2011-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5448885?language=en
• 关键词: Entwicklung; und; experimentelle; Verifikation; eines

Die Herstellung von Produkten mit Hilfe von Zerspanprozessen stellt einen maßgeblichen Teil der modernen Fertigungsindustrie dar. Trotz einer großen Anzahl von Untersuchungen spanender Fertigungsverfahren existiert bis heute noch kein allgemein gültiges Prozessmodel des Zerspanens sowie seiner Wechselwirkungen mit den Maschinenstrukturen und Werkstücken. Das Ziel des gesamten Forschungsvorhabens ist die Identifikation und mathematische Beschreibung der dynamischen und thermischen Wechselwirkungen zwischen dem Zerspanprozess, der beteiligten Maschinenstruktur und dem Werkstück. Am Ende des mit einer Laufzeit von 6 Jahren geplanten Projekts soll ein Simulationswerkzeug für die Prognose und gezielte Beeinflussung der dynamischen und thermischen Wechselwirkungen zwischen Zerspanprozess, Maschinenstruktur und Werkstück beim Zerspanen metallischer Werkstoffe zur Verfügung stehen. Das zu entwickelnde Simulationswerkzeug setzt sich aus drei gekoppelten Modulen zusammen: ein Modul zur Simulation des dreidimensionalen Zerspanprozesses auf Basis der Diskrete Elemente Methode (DEM), sowie jeweils ein Modul zur Simulation des dynamischen und thermischen Verhaltens der mechanischen Struktur von Werkzeugmaschinen. Letztendlich werden die Module zu einer einheitlichen Simulationsumgebung gekoppelt. Die einzelnen Module sowie das gesamte Simulationswerkzeug werden kontinuierlich in ihren jeweiligen Entwicklungsstufen experimentell verifiziert. In der ersten Projektphase wurden ein auf den Methoden der Diskrete Elemente Methode (Molekulardynamik) basierendes Modell des orthogonalen Zerspanprozesses und ein analytisch- experimentelles 2-dimensionales Zerspanmodell entwickelt und durch experimentelle Untersuchungen und FE-Vergleichsrechnungen validiert. Das Zerspanmodell ist kinetisch und kinematisch an ein elastisches dynamisches Mehrkörpersimulationsmodell der Maschinenstruktur gekoppelt worden. In der zweiten Projektphase wurden das DEM-Zerspanmodell sowie das als Referenz herangezogene FEM-Zerspanmodell um die thermischen Prozesse erweitert. Ein besonderer Schwerpunkt war die Verbesserung der Numerik des DEM-Modells. Parallel hierzu wurden experimentelle Untersuchungen der Temperaturverteilung in der Zerspanzone sowie in der Maschinenstruktur durchgeführt und für die Verifikation der entwickelten Modelle eingesetzt. Abschließend wurde das Zerspanmodell mit einem Mehrkörpermodell gekoppelt, um dynamisch- thermische Wechselwirkungen beim Zerspanen zu simulieren. In der beantragten dritten Phase des Forschungsvorhabens ist vorgesehen, den Zerspanprozess vom bisher betrachteten orthogonalen Zerspanprozess auf dreidimensionale Prozesse zu erweitern. Als Basis hierfür dient ein Drehprozess. Die bisher erarbeiteten Zerspanmodelle sollen dementsprechend erweitert werden, wobei dann auch thermische Aspekte berücksichtigt werden. Zur Verifikation der Modelle werden experimentelle Untersuchungen der Zerspankräfte und der Temperaturverteilung in den Zerspanzonen durchgeführt. Das DEM-Modell wird dann mit einem Modell der Maschine kinematisch und kinetisch gekoppelt. Die Co-Simulation wird durch die experimentelle Betriebsschwingungsanalyse verifiziert und validiert. Somit entsteht ein gekoppeltes dreidimensionales Simulationsmodell für den gesamten Bearbeitungsprozess, welches die kinetischen, kinematischen und thermischen Wechselwirkungen zwischen Zerspannprozess und Maschinenstruktur abbildet und somit die Prognose und gezielte Beeinflussung des gesamten dynamischen Maschinenverhaltens ermöglicht.

现代钢铁工业的发展与发展：钢铁工业的发展与发展。Trotz einer großen Anzahl von Untersuchungen spanen fertigunsverfahen exististitit is heute noch kein allgemein gg<s:1> Prozessmodel des Zerspanens soveer wehselwirkungen mitden Maschinenstrukturen and werkstcken。机械结构与机械加工技术[j]。模具识别与数学[j]。动力学与热动力学[j]。6 .机械结构与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工与机械加工。基于离散元法（DEM）的三维加工过程的模态仿真；基于离散元法的动力学和热动力学的模态仿真；基于离散元法的机械结构的模态仿真。仿真系统仿真与仿真研究。模组仿真与实验验证：仿真与实验验证在现代工程中，项目阶段的研究是基于分子动力学（分子动力学）的，基本的研究是基于正交过程的，基于分析-实验的，二维的，基于实验的，基于实验的，基于实验的，基于实验的。[中文]：动力学与运动学与弹性动力学Mehrkörpersimulationsmodell机械结构与弹性动力学。In der zweiten Projektphase wurden das dem - zerspanmodel sowie as dales Referenz herangezogene fem - zerspanmodel um die thermischen Prozesse erweitert。Ein besonderer Schwerpunkt war die Verbesserung der Numerik des dem - models。[2][1]并行结构实验研究，温度模拟实验，机械结构模拟实验，机械结构模拟实验，模具模拟实验验证。Abschließend wurde das zerspanmodel mit einem Mehrkörpermodell gekoppelt, um dynamichy - thermische wehselwirkungen bem Zerspanen zu simulieren。在der beantragten中，写了Phase des forschungsvohabens ist vorgesehen， den Zerspanprozess from bisher betrachteten正交Zerspanprozess auf直维Prozesse zuerweteren。al Basis hierf<s:1> (r) dient in Drehprozess。德国人在德国人的生活中也有自己的生活方式，比如德国人的生活方式、德国人的生活方式、德国人的生活方式。[3]模型验证，实验验证，模型验证，实验验证，模型验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证，实验验证。dem - model是指机械运动学模型和运动学模型。模具联合仿真包括模具实验、分析、验证和验证。仿真模型：<s:1>机械传动传动系统，动力学传动系统，运动学传动系统，热传动系统，机械传动系统，结构传动系统，预测传动系统，动力学传动系统，机械传动系统ermöglicht。