Berechnungsmodelle zur Beschreibung der Interaktion von bewegtem Sägedraht und Ingot

• Main Author: Lorenz, Michael
• Other Authors: Technische Universität Bergakademie Freiberg, Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola" 2014
• Subjects: Drahtsägen; Photovoltaik; Waferzuschnitt; nichtlineare Schwingungen; axial bewegtes Kontinuum; nichtlineare Verformungskinematik; Folgelasten; nichtmaterielle Randbedingungen; nichtmaterielle Kontaktkräfte; Kinematik in EULER-Koordinaten; Kinematik in LAGRANGE-Koordinaten; Variationsrechnung; verallgemeinerte Variationen; Prinzip von HAMILTON; wire sawing process; photovoltaics; wafer slicing; non-linear vibrations; axially moving beam; geometrical nonlinearity; follower loads; non-material boundary conditions; non-material contact forces; EULERian kinematics; LAGRANGEian kinematics; calculus of variations; generalized variations; HAMILTON’s principle; ddc:620; Wafer; Drahtsägemaschine; nichtlineare Schwingung; Kontinuumsmechanik; Verformungsverhalten; Prozess; Modellierung; Dynamik; Kenngröße <Parameter>; Kinematik; Hamilton-Formalismus
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-130678; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-130678; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/13067/LORENZ%202013-2.pdf

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Aufgabe makroskopische Berechnungsmodelle zur Beschreibung des Drahtsägens zu erarbeiten. Ziel ist es, die wesentlichen Effekte abzubilden und den Einfluss von Prozessparametern auf die Dynamik des Systems zu bestimmen. Ein zentraler Punkt ist die Modellierung des bewegten Sägedrahtes. Durch die dem Kontinuum an den Auflagern aufgeprägte Führungsbewegung sind einerseits die Randbedingungen und andererseits ortsfest auf den Draht wirkende Lasten nichtmateriell. Die korrekte kinematische Beschreibung dieses Sachverhaltes ist essentielle Grundlage für die spätere Anwendung des Prinzips von HAMILTON. Durch die Führungsbewegung, die Formulierung der Kontaktkräfte als Folgelasten und durch explizit zeitabhängige Systemparameter ergibt sich ein kompliziertes Systemverhalten. Die dargestellten Berechnungsergebnisse umfassen Studien zu stationären Lagen, die Berechnung von Eigenfrequenzen, Stabilitätsnachweise des dynamischen Grundzustandes, die Bestimmung von Zeitlösungen und die Simulation des Materialabtrages beim Einschnitt. === The aim of the present thesis is to generate macroscopic models to describe the wire sawing process. The principal purpose is to illustrate basic effects and to investigate the influence of important process parameters relating to the dynamics of the system. A fundamental point is the modeling of the moving wire. Because of the axially movement of the continuum the boundary conditions and spatial acting loads are non-material. The precise kinematical description of this issue is the pre-condition for the correct evaluation of HAMILTON’s principle to characterize the dynamics of the system. The resultant complex system behavior is a consequence of the movement of the wire, of the formulation of the contact forces as follower loads and of explicitly time-dependent model parameters. The results of research contain studies of steady state equilibrium solutions and the proof of their LJAPUNOW stability, the calculation of eigenfrequencies, steady state time solutions under harmonically oscillating contact forces and the simulation of the material removal during the cutting process.