재료의 수치 시뮬레이션

2023년 3월 17일

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국제 익스트림 제조 저널(International Journal of Extreme Manufacturing)

국제 저널 오브 익스트림 제조(International Journal of Extreme Manufacturing)에 게재된 Harbin Institute of Technology, Huazhong University of Science and Technology, Guizhou University 및 Ruhr-University Bochum의 연구원들은 공작물의 특성 및 미세 구조의 영향을 다루는 수치 시뮬레이션 적용에 대한 간략한 리뷰를 발표했습니다. 금속, 단단한 취성 재료 및 복합 재료와 같은 다양한 유형의 공작물 재료의 다이아몬드 절단 메커니즘에 대한 재료입니다.

또한, 난삭재의 다이아몬드 커팅에 외부 에너지장을 적용하는 효과에 대해서도 논의한다.

다결정 재료의 다이아몬드 절단에서 단결정 입자 사이의 이방성 변형 거동은 결정 소성 유한 요소 시뮬레이션을 통해 미세한 규모로 잘 설명될 수 있습니다. 이는 형성 메커니즘에 대한 근본적인 이해와 결정립계 표면 단계 억제 전략의 기초를 제공합니다. 가공된 표면.

절삭 온도에 따른 공구 칩 마찰 상태의 변화는 유한 요소 모델에 내장된 보온병-기계 결합 고착-슬라이딩 마찰 기준에 의해 효과적으로 포착될 수 있습니다. 또한, 절삭 공구에 질감을 도입하여 다이아몬드 공구 마모를 억제할 수 있습니다.

시뮬레이션을 통한 상 변환 및 균열 현상에 대한 근본적인 이해는 단단한 취성 재료의 취성에서 연성으로의 전이 메커니즘을 밝히고 연성 기계 가공성을 향상시키기 위해 최적화된 매개변수를 합리적으로 선택할 수 있도록 하는 데 중요합니다.

물리학 기반 수치 모델은 복합 재료에 대한 실험 데이터와 일치하는 예측 결과를 제공하는 데 중요합니다. 강화된 위상의 실제 미세 구조 특성과 강화된 위상-매트릭스 인터페이스의 적절한 처리는 복합재의 다이아몬드 절단에 대한 수치 시뮬레이션에서 도구-위상 상호 작용을 정확하게 표현하는 데 필수적입니다.

외부 장(진동장, 열장 및 이온 주입 장)의 구성과 물리학적 손실 없이 공작물 재료와의 상호 작용은 수치를 통해 기계 가공성이 향상된 난삭재의 현장 보조 다이아몬드 절단 메커니즘을 밝히는 데 매우 중요합니다. 시뮬레이션.

수석 연구원 중 한 명인 Junjie Zhang 교수는 "표면 크기 효과가 뚜렷한 원자 수준의 재료 가공을 다루는 원자 및 원자 수준의 제조에 있어 초정밀 다이아몬드 절단도 중요한 역할을 합니다. 나노미터 미만의 가공 정확도를 달성할 수 있는 역할을 합니다."

"미시적 규모의 유한 요소 시뮬레이션과 나노 규모의 분자 역학 시뮬레이션과 같은 다중 규모 수치 시뮬레이션은 재료 변형과 같은 다양한 재료의 진행 중인 다이아몬드 절단 공정에 대한 동적 통찰력을 제공하는 기능으로 인해 더욱 인기를 얻었습니다. , 칩 형성, 절삭력 진화 및 표면 형성."

제1저자인 Liang Zhao 박사는 "다이아몬드 절단 공정 탐구에 활용되는 다양한 시뮬레이션 방법의 광범위한 적용에도 불구하고 예측 결과와 실험 데이터를 더 잘 비교하기 위해 해결해야 할 문제나 과제가 여전히 남아 있습니다."라고 말했습니다.

"현재 작업에서 우리는 특성, 미세 구조 및 구성 요소가 다른 다양한 재료의 다이아몬드 절단에 대한 고급 수치 시뮬레이션의 최근 발전에 대한 간략한 검토를 제시합니다. 이 작업에서 보고된 측면은 수치 시뮬레이션에 대한 지침을 제시합니다. 다양한 소재에 대한 초정밀 기계가공 대응."