Simulação numérica de materiais

17 de março de 2023

Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

verificado

revisar

pelo International Journal of Extreme Manufacturing

Publicando no International Journal of Extreme Manufacturing, pesquisadores do Harbin Institute of Technology, Huazhong University of Science and Technology, Guizhou University e Ruhr-University Bochum apresentam uma breve revisão sobre a aplicação de simulações numéricas na abordagem do impacto das propriedades e microestruturas da peça de trabalho. materiais nos mecanismos de corte de diamante de diferentes tipos de materiais de peça de trabalho, como materiais metálicos, duros e quebradiços e materiais compostos.

Além disso, o efeito da aplicação de um campo de energia externo ao corte de diamante de materiais difíceis de cortar também é discutido.

O comportamento de deformação anisotrópica entre grãos de cristal único no corte de diamante de materiais policristalinos pode ser bem descrito em escala microscópica por simulação de elemento finito de plasticidade cristalina, que fornece bases para a compreensão fundamental dos mecanismos de formação, bem como a estratégia de supressão de etapas de superfície de contorno de grão em a superfície usinada.

A variação do estado de fricção do cavaco da ferramenta com a temperatura de corte pode ser efetivamente capturada pelo critério de fricção aderente-deslizamento do acoplamento termomecânico embutido no modelo de elementos finitos. Além disso, o desgaste da ferramenta diamantada pode ser suprimido pela introdução de texturas na ferramenta de corte.

A compreensão fundamental da transformação de fase e dos eventos de trinca por meio de simulações é crucial para revelar os mecanismos de transição de frágil para dúctil de materiais duros e frágeis, permitindo assim a seleção racional de parâmetros otimizados para maior usinabilidade dúctil.

O modelo numérico baseado em física é crítico para fornecer resultados previstos que estão de acordo com dados experimentais para materiais compostos. As características microestruturais reais da fase reforçada, bem como o tratamento adequado da interface fase-matriz reforçada são essencialmente necessários para representar com precisão as interações ferramenta-fases em simulações numéricas de corte diamantado de compósitos.

A configuração de campos externos (campo de vibração, campo térmico e campo de implantação de íons) e suas interações com o material da peça de trabalho sem perda de física é crítica para revelar os mecanismos de corte de diamante assistido por campo de materiais difíceis de usinar com usinabilidade aprimorada por números simulações.

Um dos principais pesquisadores, o professor Junjie Zhang, comentou: "Para a fabricação em escala atômica e próxima à atômica, que lida com o processamento de materiais em escala atômica com efeito de tamanho de superfície pronunciado, o corte de diamante de ultraprecisão também desempenha um papel importante papel por sua precisão de usinagem subnanométrica alcançável."

"A simulação numérica multiescala, como simulação de elementos finitos em escala microscópica e simulação de dinâmica molecular em nanoescala, tornou-se mais popular por sua capacidade de fornecer informações dinâmicas sobre processos contínuos de corte de diamante de uma variedade de materiais, como deformação de materiais , formação de cavacos, evolução da força de corte e formação da superfície."

O primeiro autor, Dr. Liang Zhao, comentou: "Apesar das amplas aplicações de diferentes métodos de simulação utilizados na exploração do processo de lapidação de diamante, ainda há problemas ou desafios que precisam ser resolvidos para uma melhor comparação dos resultados previstos com dados experimentais."

"No presente trabalho, apresentamos uma revisão compacta sobre os recentes avanços em simulações numéricas avançadas de corte de diamante de uma variedade de materiais, que diferem em propriedades, microestruturas e constituintes. Os aspectos relatados neste trabalho apresentam diretrizes para as simulações numéricas de respostas de usinagem mecânica de ultraprecisão para uma variedade de materiais."