Процессы разрушения часто встречаются в таких технологических процессах, как механообработка и ОМД. Это процессы фрезерования, течения, шлифования, а также процессы отрезки, вырубки и пробивки. Исследовать и изучить их закономерности позволяет использование конечно-элементного моделирования в программах динамического анализа, например, в программе LS-Dyna.
Программа LS-Dyna позволяет использовать несколько методов для моделирования процессов разрушения [1, 2]. К этим методам можно отнести лагранжевый, SPH (метод гидродинамических частиц), EFG (метод Галеркина), ALE (лагранжево-эйлеровый метод) и метод SPG. Эти методы используют как удаление элементов в процессе деформирования (лагранжевый), так и метод разделения (остальные методы).
АО «Ульяновский НИАТ» использует коммерческую версию программы LS-DYNA для моделирования данных процессов разрушения.
На рис. 1 представлены результаты моделирования процесса точения металлический заготовки. Получены результаты по НДС в модели и энергосиловые параметры процесса. Программа позволила оценить форму отхода и поверхности детали в зоне резания. В качестве модели материала использовалась модель Джонсона-Кука, позволяющая учесть зависимость упрочнения материала от тепловых параметров, скорости деформации, а также учесть накопление поврежденности, схему напряженного состояния и разрушения элементов модели по различным критериям.
Моделирование процессов точения, как правило, являются базовыми или тестовыми, на которых отрабатываются параметры для моделирования более сложных процессов, например, таких как сверление (рис. 2) и фрезерование (рис. 3). Исследования позволили также определить напряженно деформированное состояние по заготовке, форму отхода, нагрев заготовки.
В данных моделях применяется лагранжевая модель с удалением элементов при разрушении. Это наиболее простая модель, обеспечивающая точные результаты. Одним из недостатков такой модели является удаление элементов и потеря энергии при этом, что снижает точность модели.