This work presents a novel approach to efficiently model anodic dissolution in electrochemical machining. Earlier modeling approaches employ a strict space discretization of the anodic surface that is associated with a remeshing procedure at every time step. Besides that, the presented model is formulated by means of effective material parameters. Thereby, it allows to use a constant mesh for the entire simulation and, thus, decreases the computational costs. Based on Faraday's law of electrolysis, an effective dissolution level is introduced, which describes the ratio of a dissolved volume and its corresponding reference volume. This inner variable allows the modeling of the complex dissolution process without the necessity of computationally expensive remeshing by controlling the effective material parameters. Additionally, full coupling of the thermoelectric problem is considered and its linearization and numerical implementation are presented. The model shows good agreement with analytical and experimental validation examples by yielding realistic results. Furthermore, simulations of a pulsed electrochemical machining process yield a process signature of the surface roughness related to the specific accumulated electric charge. The numerical examples confirm the simulation's computational efficiency and accurate modeling qualities.


翻译:这项工作提出了高效模拟电化学机械工艺中静电解解的新方法。早期模型方法采用了严格的静态表面空间分解方法,与每个步骤的重压程序相关,每个步骤都采用严格的静态表面空间分解程序。此外,还采用有效的材料参数来制定模型。因此,它允许在整个模拟中使用恒定网格,从而降低计算成本。根据法拉第的电解法,引入了有效的解解密水平,描述溶解体体体量的比例及其相应的参考体积。这一内部变量允许通过控制有效的材料参数,在不必计算昂贵重压的情况下,对复杂的溶解过程进行建模。此外,还考虑了热电问题的全面结合,并介绍了其线性化和数字性实施情况。模型通过产生现实的结果,表明与分析和实验性验证实例的良好一致。此外,对脉冲电化学机械加工过程的模拟可以产生与具体累积电荷相关的表面粗糙度的过程特征。数字示例证实了模拟的计算效率和精确模型质量。

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