Modificación del Modelo de Material Johnson-Cook para una Mejora en la Simulación del Fresado en Frío de Componentes de Acero de Alto Rendimiento
Autores: Vovk, Andrey; Pourkaveh Dehkordi, Amin; Glüge, Rainer; Karpuschewski, Bernhard; Sölter, Jens
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Modificación del Modelo de Material Johnson-Cook para una Mejora en la Simulación del Fresado en Frío de Componentes de Acero de Alto Rendimiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Efecto
Cargas termomecánicas
Fresado duro
Integridad de la superficie
Modificaciones del material
Modelo de Johnson-Cook
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Entender el efecto de las cargas termomecánicas durante los procesos de corte final, en nuestro caso el fresado duro, sobre la integridad superficial de la pieza de trabajo es crucial para la creación de características de calidad definidas de componentes de alto rendimiento. En comparación con las modificaciones generadas computacionalmente por simulación, la determinación basada en mediciones de las modificaciones del material solo se puede llevar a cabo de manera selectiva y punto por punto. Sin embargo, en la práctica, el conocimiento detallado de los cambios en las propiedades del material en puntos arbitrarios del componente de alto rendimiento es de gran interés. En este artículo, se presenta una modificación del conocido modelo de material de Johnson-Cook utilizando el software de elementos finitos Abaqus. Se prestó especial atención al comportamiento de endurecimiento cinemático del material de acero utilizado. Las cargas cíclicas son relevantes para la simulación de formación de virutas porque, durante el fresado, después de cada corte, el material bajo la superficie se carga plásticamente varias veces y no necesariamente en la misma dirección. Por lo tanto, en analogía, se investigó la flexión múltiple en muestras de 42CrMo4. Se observó un pronunciado efecto Bauschinger en las pruebas de flexión. La adaptación del modelo de material a los resultados de las pruebas de flexión solo fue posible en una medida limitada sin endurecimiento cinemático, por lo que el modelo de Johnson-Cook fue complementado por el enfoque de endurecimiento de Armstrong-Frederick. El modelo de material modificado Johnson-Cook-Armstrong-Frederick fue desarrollado para uso práctico como un VUMAT y verificado mediante pruebas de flexión para su uso en simulación.
Descripción
Entender el efecto de las cargas termomecánicas durante los procesos de corte final, en nuestro caso el fresado duro, sobre la integridad superficial de la pieza de trabajo es crucial para la creación de características de calidad definidas de componentes de alto rendimiento. En comparación con las modificaciones generadas computacionalmente por simulación, la determinación basada en mediciones de las modificaciones del material solo se puede llevar a cabo de manera selectiva y punto por punto. Sin embargo, en la práctica, el conocimiento detallado de los cambios en las propiedades del material en puntos arbitrarios del componente de alto rendimiento es de gran interés. En este artículo, se presenta una modificación del conocido modelo de material de Johnson-Cook utilizando el software de elementos finitos Abaqus. Se prestó especial atención al comportamiento de endurecimiento cinemático del material de acero utilizado. Las cargas cíclicas son relevantes para la simulación de formación de virutas porque, durante el fresado, después de cada corte, el material bajo la superficie se carga plásticamente varias veces y no necesariamente en la misma dirección. Por lo tanto, en analogía, se investigó la flexión múltiple en muestras de 42CrMo4. Se observó un pronunciado efecto Bauschinger en las pruebas de flexión. La adaptación del modelo de material a los resultados de las pruebas de flexión solo fue posible en una medida limitada sin endurecimiento cinemático, por lo que el modelo de Johnson-Cook fue complementado por el enfoque de endurecimiento de Armstrong-Frederick. El modelo de material modificado Johnson-Cook-Armstrong-Frederick fue desarrollado para uso práctico como un VUMAT y verificado mediante pruebas de flexión para su uso en simulación.