Моделирование фрезерования древесины в мультипроцессорной вычислительной среде на суперкомпьютере

Abstract

Разработана методика проведения вычислительных экспериментов в пакете LS-DYNA, ко-торая обеспечивает 15%-ную относительную погрешность по сравнению с результатами натурных экспериментов в лабораторных условиях. Методика основана на методе конечных элементов с использованием формулировки Лагранжа и представлением модели заготовки в виде сетки свободных элементов Галеркина (EFG). Материал заготовки представляется моде-лью пакета LS-DYNA. Конечно-элементная модель заготовки является объемной. Базовым ко-нечным элементом модели заготовки служит параллелепипед. Добавлен критерий разрушения материала по максимальной его деформации при взаимодействии с ножом. Инструмент пред-ставлен совокупностью ножей. Коэффициенты модели материала верифицированы путем сравнения графиков силы, действующей на инструмент при давлении ножа на заготовку в вер-тикальном направлении с заданной скоростью движения, и аналогичного графика вертикальной составляющей силы резания, измеренной по данным вычислительных экспериментов по моделированию процесса с идентичной схемой резания и геометрическими размерами ножа и заготовки. Методика проверена на моделировании фрезерования заготовки из древесины сосны фрезой диаметром 125 мм с четырьмя ножами по схемам встречной и попутной обработки. Получены фотографии полей распределения деформаций и напряжений при резании для различных мо-ментов времени, а также графики проекций силы резания на координатные оси. Различный ха-рактер распределения сил резания при встречном и попутном фрезеровании древесины сосны подтвержден данными графиками.