Научная статья на тему 'Изотермическая пневмоформовка куполообразных деталей из листовых материалов с плоскостной анизотропией в режиме ползучести'

Изотермическая пневмоформовка куполообразных деталей из листовых материалов с плоскостной анизотропией в режиме ползучести Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
199
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АНИЗОТРОПИЯ / ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ / РАЗРУШЕНИЕ / КУПОЛООБРАЗНЫЕ ДЕТАЛИ / ПНЕВМОФОРМОВКА / ПОЛЗУЧЕСТЬ / ANISOTROPY / DEFECT / DESTRUCTION / DOME-SHAPED DETAILS / PNEVMOFORMOVKA / CREEP

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Яковлев Сергей Сергеевич, Ларин Сергей Николаевич, Платонов Валерий Иванович

Приведена математическая модель деформирования куполообразных деталей из листового материала, подчиняющегося энергетической или кинетической теории ползучести и повреждаемости, с плоскостной анизотропией механических свойств в режиме ползучести.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Яковлев Сергей Сергеевич, Ларин Сергей Николаевич, Платонов Валерий Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ISOTHERMAL PNEVMOFORMOVKA DOMED PARTS FROM SHEETMA TERIALS WITH IN-PLANE ANISOTROPY IN THE CREEP REGIME

A mathematical model of deformation domed sheet metal parts, following the energy or kinetic theory of creep and damage, with in-plane anisotropy of mechanical properties in creep mode is given.

Текст научной работы на тему «Изотермическая пневмоформовка куполообразных деталей из листовых материалов с плоскостной анизотропией в режиме ползучести»

УДК 621.983; 539.374

ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ПНЕВМОФОРМОВКА КУПОЛООБРАЗНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПЛОСКОСТНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ В РЕЖИМЕ ПОЛЗУЧЕСТИ

С.С. Яковлев, С.Н. Ларин, В.И. Платонов

Приведена математическая модель деформирования куполообразных деталей из листового материала, подчиняющегося энергетической или кинетической теории ползучести и повреждаемости, с плоскостной анизотропией механических свойств в режиме ползучести.

Ключевые слова: анизотропия, повреждаемость, разрушение, куполообразные детали, пневмоформовка, ползучесть.

В различных отраслях промышленности широкое распространение нашли куполообразные детали. Традиционные методы их изготовления штамповкой на прессах весьма трудоемки и проблематичны в части обеспечения необходимой геометрической точности из-за наличия остаточных напряжений, что вызывает поводки контура и связанный с их устранением большой объем слесарно-доводочных работ по пригонке деталей в заданные размеры. Остаточные напряжения во многом вызваны исходной анизотропией механических свойств деформируемого листа и неравномерностью деформаций.

Анизотропия механических свойств листовых материалов оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением при различных температурно-скоростных режимах деформирования.

Изотермическое формоизменение куполообразных деталей давлением газа из листовых высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов имеет значительные преимущества перед традиционными методами обработки и весьма перспективно при использовании его в промышленности [1].

Теоретические исследования напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и геометрических размеров изготавливаемого изделия при изотермической пневмоформовке куполообразных изделий из изотропного и трансверсально-изотропного материала в режиме ползучести выполнены в работах [1 - 5].

Ниже приведены основные уравнения и соотношения для анализа напряженного и деформированного состояния оболочки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения полусферических деталей из листового материала с плоскостной анизотропией механических свойств в режиме ползучести.

Рассмотрено формоизменение круглой листовой заготовки радиусом Я и толщиной ко при изотермической пневмоформовке куполообразной оболочки под действием избыточного давления газа р в режиме ползучести. Материал заготовки обладает плоскостной анизотропией, а сама заготовка рассматривается как мембрана. По внешнему контуру заготовка закреплена. Оси координат х, у, 2 - главные оси анизотропии -совпадающие с направлениями прокатки (ось х), проходят поперек прокатки (ось у) и перпендикулярно к плоскости листа (ось 2) (рис. 1).

срединной поверхности заготовки срединной поверхности оболочки в меридиональной плоскости

Предполагается, что коэффициенты анизотропии вдоль и поперек прокатки равны, т.е. Ях = Яу. Напряженное состояние оболочки принимается плоским (о 2 = 0). В силу симметрии механических свойств относительно осей координат х, у и х', составляющих с осью х угол 45°, и характера нагружения меридиональные и окружные направления являются главными и совпадающими для напряжений и скоростей деформации в сечениях оболочки меридиональными плоскостями хог , уог, хо2 и коническими поверхностями, перпендикулярными дуге меридиана.

Принимаем, что срединная линия в меридиональных плоскостях хог , уог и хог, указанных выше, при деформировании является частью окружности.

Рис. 1. Схема к расчету деформированного состояния

Рис. 2. Схема к расчету деформированного состояния

Предполагаем, что на каждом этапе деформирования течение материала оболочки в этих плоскостях радиальное по отношению к новому центру (рис. 2).

В силу принятых допущений характер деформирования оболочки в меридиональных плоскостях хог и уог идентичен. Радиусы кривизны окружностей сечения срединной поверхности вышеуказанными меридиональными плоскостями определяются по формулам

_ _ Н2 +$

Ртх Рту Рдах' 2 н '

где Н - высота купола в данный момент времени.

Так как траектории точек в этих плоскостях ортогональны в данный момент образующемуся профилю, то в полюсе срединной поверхности скорости деформаций в меридиональном направлении будут вычисляться как

ХС _ 2НН . хС _ 2 НН (2)

Хтхе _ Н2 + Хтх'С _ Н2 + Я02' ()

где Н _ ЖН/Л.

Рассмотрим вопрос об определении окружных и меридиональных скоростей деформаций. Используя ассоциированный закон теории течения анизотропного материала и формулы преобразования компонент напряжений и скоростей деформации при повороте осей координат [1], найдем для

меридиональных сечений хог и хог отношение окружных Xе и меридиональных Хт скоростей деформаций:

Хех _ -ях(ат -аг) . ХСх_ (3)

ХСтх °т + кх (ат У ХСтх> °т + Кх' (°т )

Вырезая из мембраны элементы меридиональными плоскостями и коническими поверхностями в окрестности рассматриваемых сечений и принимая, что напряжения равномерно распределены по толщине элемента, запишем уравнения равновесия безмоментной оболочки, нагруженной равномерным давлением р:

атх , агх _ Р. а _ рргх . (4)

""" , ; °тх ~ ~, ; (4)

Ртх Рх Ь 2Ь

атх' , а1х' _ Р. а ,_ РРх (5)

Ртх' Рх Ь 2Ь

Решая эти системы уравнений, получим

' ' Л а _РР^. (6)

итх '

2п

агх _ атх

2

V Ртх J 86

оТх' отх

2 -

Рх

Р

о

тх

тх у

,= РРх 2к

(7)

Подставив выражения (6) и (7) в соотношения (3), установим связь между меридиональными и окружными скоростями деформаций в рассматриваемых сечениях:

X'

с 1х

2-

Ргх

Я

Р

х

тх

Рх

V Ртх

1

У .

X

2

Рх

Я

tx _

Р

тх

V ртх'

1

X

с

тх

1 + Я

х

Рх

\

V Ртх

X

тх

1 + Я

х

Рх

V ртх

(8)

Заметим, что из соотношений (3) следует, что если от = Ot (имеет место в центре купола), то X = Хт независимо от коэффициентов анизотропии. По контуру заготовка закреплена и поэтому = Х>х'к = 0, т е.

Ххк = 0, охк

Яхотхк .

1 + Я

к = 0, °хк

х

Ях' отхк

1+Ях

(9)

что следует из ассоциированного закона пластического течения материала и соотношений (3). Выражения (9) с учетом (6) и (7) позволяют определить связь радиусов кривизны Ртк и р^ в рассматриваемых меридиональных сечениях

Рхк _ 2 + Я

х

ptxk

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Р тхк 1 + Ях Р тх к

2 + Ях 1 + Ях

(10)

Удобно задавать зависимость радиуса кривизны pt от рт вдоль дуги окружности в виде линейной функции от угла 0, имея в виду, что 0 = 0 Рt = Рт, а при 0 Ф а pt определяется соотношениями (10), т.е.

ptx = ртх

1 +

10

V /

Ях +1 а

Г аЛ

ptx' ртх'

1+

10

Ях +1 а

ртхА

ртхВ

0

V а У Г

0

V а У

(11)

где 0 - текущий угол между осью г и радиусом-вектором, определяющим положение точки в сечении срединной поверхности рассматриваемыми диагональными плоскостями.

В этом случае формулы (8) перепишутся в следующем виде: 0 „ 0

ХСс =

Ътх

1

а

1 +

Ях 0

= А

V а у

X

1

tx _

а

1 + Ях а

Xе '

тх

1+

Ях

0

= в

V а У

(12)

1 + Ях а

/

с

с

1

1

/

с

Определим скорости деформаций в меридиональных направлениях. Приращение деформаций в указанных выше плоскостях будут определяться по формуле

(13)

рт0 рт 0

dec _xcdf _(pm + dpm)(0 + d0)-pm0 _Ф

Учитывая, что _-ctgaa и pm sin a_ Rq, скорость деформации pm

найдем как

Xc _

Sm

_ p m + 0 =

pm 0

sin 0 0 sin a

ctga

a

(14)

Скорость деформации по толщине оболочки определяется по формуле

XC = &к. (15)

Используя условие несжимаемости и соотношения для нахождения скоростей деформации в меридиональном, окружном и перпендикулярном срединной поверхности направлениях, получим уравнение для определения изменения толщины оболочки на этапе деформирования:

h

sin 0

ctga

1 +

1 -0a

1+

R 0

a,

(16)

0 sin a x 1 +

' 1 + 1 + R a,

где R - коэффициент анизотропии в направлении x или x'.

Из геометрических соображений установим связь между углом a и временем деформирования, когда задана функциональная связь H _ H(t)

a_ 2arctg[ H (t) / RQ]. (17)

Изменение толщины оболочки от времени в куполе срединной поверхности оболочки (0 _ 0) можно оценить по выражению

h _ h

1 +

H 2 (t)

Л2

Rq2

(18)

Рассмотрим вопрос об изменении толщины оболочки от времени в месте ее закрепления (0 = а) в меридиональных плоскостях хог и х ог . Уравнение (16) при 0 = а запишется как

— _ -(1 / a - ctga)a. h

(19)

Заметим, что в это уравнение, как и в предыдущее (17), величины коэффициентов анизотропии не входят. Интегрирование уравнения с учетом начальных условий приводит к выражению

h _ hosin a/a. (20)

В тех случаях, когда 0 Ф 0 и а, изменение толщины определяется от этапа деформации согласно уравнению (16) в соответствии с перемещением материальной точки заготовки. Это изменение будет зависеть от коэффициентов анизотропии.

Вопрос о распределениях напряжений в рассмотренных выше сечениях оболочки на каждом этапе деформирования решается путем использования соотношений (6) и (7) с учетом выражений (11) и изменения толщины оболочки в рассматриваемой точке в результате интегрирования уравнения (16). При этом принимается во внимание характер течения материала.

В случае плоского напряженного состояния эквивалентная скорость

деформации Хе и эквивалентное напряжение ое с учетом соотношений (6), (7), (11), (12) в плоскостях хо2 и х'02 вычисляются соответственно по следующим выражениям:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

л/2(2 + Ях)

Xе =

Ьех

Я:

1 -

' 0

V а у у

+я:

V а у

+ Я:

1 +

/0Л Л V а уу

+

X

л/3Я:

+я:

Я

х

1 +

0

V а уу

+1

X

1/2

(2Ях +1)

-Xе •

(21)

<ех =

я:

А

V Vа у у

-1

+ Я

х

2 - А

(- Л?

V а уу

+ Ях

' I \Ц/2

2Ях(2 + Ях ^ <3тх •

(22)

X'

л/2(2 + Ях-)

Я3

х

1 - в2

Г0\ Л V а уу

+ Я2,

х

в2

V а у

+ Ях

1 + в2

Л

V а уу

+

ех

л/3 Ях

+ я2

х

Я

х

1 + в

0

V а уу

+1

X

1/2

(2Ях +1)

-Xе' ;

^х т'

(23)

2

2

2

/

3

/

2

2

г

С

/

2

аех'

Я2

х

/

/ оЛ

в,1 ^

V Vа

-1

+ ЯЛ

2 - в1

( в 2

V а уу

+ Я^

/[2Ях (2 + Ях )]}1/2 а^х

\г 1 /JJ "тх • (24)

Найдем эти величины в вершине купола сечения срединной поверхности оболочки меридиональной плоскостью хог :

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2 П^^.Г л/3

Хехс = ^13 V2 + Ях X

с .

х хтхс ;

аехс

2 + Я,

тхс

(25)

Те же самые величины определим в точке закрепления оболочки по контуру:

2 (2 + Ях )(Ях +1)

12

хе^ = ^ г г ; Г хс

3 2Ях +1'тхк ' (5ехк [ 2 (1 + Ях )(2 + Ях)

По аналогии вычислим эквивалентные скорости деформаций и напряжений в куполе и точке закрепления в меридиональной плоскости х ох :

2 ^^„с -Л

3 (2 Ях + 1)(Ях +1)

,12

а

тхк

. (26)

хс =

Л/2 + Ях Хс /

V х ^тх с

а '

ех с

-а ' ■

тх с

(27)

х

12

хс

ехк

2 (2 + Ях)(Ях +1), хс

3 ^ ., г ь

2Ях +1

/ ■ ас _/3 (2Ях - +1) тх к ' ех к

1/2

ас к. (28)

тх к '

2 (1 + Ях)(2 + Ях),

Уравнения состояния энергетической теории ползучести и повреждаемости записываются следующим образом:

хе=

В(ае/ае0 )

1 -«А

« сА

аеХе

^пр

(29)

где юА - повреждаемость материала при деформации ползучести; В,п,т -константы материала, зависящие от температуры; АПр - удельная работа разрушения; ае0 - предел текучести на статической кривой упрочнения при степени деформации ее = еео.

В дальнейшем величину давления р в каждый момент деформирования будем определять в вершине купола оболочки в сечении хог, т.к. оно равномерно распределено по поверхности оболочки.

Подставим в первое из уравнений состояния материала (29) входящие в него ае, Хе, определяемые по формулам (25) с учетом (1), (2), (6), (11), (18), тогда получим

п +1

рпш

= аПо 1 -«АГ(2 + Ях) 2 22п+2И^Я^И

п+1

3 2 в(и2 + Яо +1 90

(30)

2

/

3

с

Найдем величину накопления повреждаемости Ю4хс .

Для этого подставим первое уравнение состояния (29) во второе,

тогда получим уравнение для нахождения повреждаемости

n

se01 ~ wAxc m (xCxc)

c

wAxc =

n+1 n

Ac B Лnpx^

1 n

(31)

Это уравнение удобно использовать, если Xexc = XeC1 = const. В этом случае интегрирование уравнения (31) при начальных условиях t = 0, w Axc = 0 приводит к выражению

wAxc =1 _

1 _ n _ m Ь)

(n+1)/n

se0t

n

Ac B лnpx^

1 n

n /(n _m)

(32)

Время разрушения tp определяется из условия Waxc = 1:

t = i p

AnpxB n

\n+1)/ n '

(33)

<е0 (п - т )(Хее11

Давление р, необходимое для реализации условий деформирования, будет рассчитываться по формуле

p(t) = Se01 _wAxc}П(2 + Rx)V222HRX (^)1,

In

31/2 Byn (h 2 + R02

(34)

Зависимость ЮА = юА($) находится по формуле (32), а Н = Н^) может быть определена из соотношения

ln

H 2 + R02

= 2р + Rx H g + R

(35)

" ^ ХСее1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Предельную высоту купола найдем по уравнению (35) при t = 1р.

Величина повреждаемости в точке закрепления оболочки в плоскости х02 может быть определена по выражению

(2 + Rx )(h 2 + R02

со

Axk = Р-

1/ arctg (H / R0)

R02 _ H 2

HR

0

H

4HA(epxh0 R03 (1 + Rx)

91

(36)

Удобно это уравнение интегрировать вместе с уравнением для купола оболочки, т.к. в этом случае известны величина p и высота купола H как функция времени.

Если необходимо в точке закрепления оболочки осуществлять деформирование с постоянной скоростью деформации XCexk = <exk1 = eonst, то для этого необходимо давление p = p(H):

Se0 (l— WAxk)m'nR +1)32 H\Rq fexki ^

P

1 n-i 12,

l3

(2Rx + l)V2 (h2 + Rq2 f (2 + Rx )V2 aretg

H

Ro

(37)

Связь между величинами H и t устанавливается по выражению

i \

= Rq J 2 (2 + Rx )(Rx +1)

xc

12

exkl

x JVvx

2Rx +1

H

J

H 0

1

R02 - H 2

aretg

H R0

HR

0

dH

H 2 + Rq

(38)

Величина повреждаемости w^xk может быть определена из уравне-

ния

WAxk =1

n - m

(<xexk1 J

\n+1)/ n

se0t

n

Ae B Лnpx^

1 n

(39)

Время разрушения определится из условия WAxk = 1, т.е.

t = i p

aCPXb11 nn

se0 (n - m)(<exk1 Г+1)/n

(40)

Вопрос об определении характеристик напряженного и деформированного состояний в сечении срединной поверхности меридиональной плоскостью х 02 решается аналогично, как и в плоскости хо2. Заметим, что все соотношения, касающиеся нахождения р, 'с, Шах к, Ь в куполе и месте закрепления сохраняются оех', Хех', ^, в которых индекс х необходимо заменить на индекс х .

Подход к определению этих величин в плоскости х 02 сохраняется,

когда рассматриваются частные случаи - скорость деформации £,е или давление р постоянны в куполе или месте закрепления. В общем случае нагружения и в произвольной точке оболочки следует решать уравнения (30) совместно с (31), при этом нужно учитывать характер течения материала при деформации.

t

1

Рассмотрим вопрос деформирования заготовки из материала, относящегося к группе материалов, подчиняющихся кинетическим уравнениям ползучести и повреждаемости:

xe=в ; we , («>

1 - Wce ) e enp

где eCnp - предельная эквивалентная степень деформации.

c

Определим величину накопления повреждаемости wexc в полюсе оболочки сечения срединной поверхности меридиональной плоскости xoz .

Рассмотрим случай, когда в полюсе XCxC = Xexcl = const. В этом случае проинтегрируем второе уравнение системы (41) при начальных условиях

t = 0, wcexc = 0, получим

wec = Xexc^/eenpx = eexc/ecnpx . (42)

Давление p, необходимое для реализации условий деформирования, будет определяться соотношением

p(t)= 4Se01 ^)^П*2 + RxFHRo\ (xcxd)Vn . (43)

B1 n 312 (h 2 + rj )

Зависимость ®cxc = w<cxc (t) определяется по формуле (42). Функция H = H (t) может быть найдена из выражения

H2 ■ "2

ln

H2 + R0

(= 2л/2+яХ Но2 +11с2 . (44)

Хехе1

Предельную высоту купола найдем по уравнению (44) при * = = есепрх!Хехс1, т.е. из уравнения

е = 1п Н 2 + 12 (45)

е епрх л/э 1п н 02 +102. ()

Отсюда следует, что предельная высота купола не зависит от времени деформирования.

Величину повреждаемости и давления р, необходимые для реализации процесса в случае, отличном от рассмотренного выше, следует определять из уравнений

е 2у]2 +Н2 +12

^хе - гг Х --, (46)

V3 (Ho2 + Ro2) eenp.

jx

рпЛ =

1 -(с) (2 + Ях)

п+1 2

22п+2 Нп+14пН№И

п+1 2

(47)

В3 " (И2 + Я<2 )' Рассмотрим напряженное и деформированное состояние в точке закрепления оболочки в плоскости хв2. Величины оех£ и Хх для этой точки определяются из соотношений (26).

Повреждаемость можно найти из уравнения

,3п+1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ехк

'^ехк е

с.

епрх .

Если нагружение осуществляется таким образом,

Хехк = Х

ехк2

= сот1, то

(

ехк

с t ес ехк 24 епрх

(48) что

(49)

Предельная степень деформации достигается при ю^к = 1. Давление р, необходимое для реализации условий деформирования, найдем по формуле

Р =

°ео11 -(ехк

п

25/2 (Ях +1)32 И 2 ко Яо (X

с )1/2 ехк 2)

(2Ях +1)12 (и2 + Я2 ) (2 + Ях )12 агс^(Н / Я0)

В1 п 312

(50)

Связь между величинами И и t устанавливается из соотношения

/ л

Яо Г 2 (2 + Ях )(Ях +1)

12

ьехк 2

2Ях +1

И

I

И о

1

я2 - И 2

аг^

И

Яо

НЯ

о

йН

И 2 + Яо2

(51)

В плоскости хОг параметры деформирования могут определяться по формулам, приведенным выше, с введением в них индекса х вместо х и соответствующего учета коэффициента анизотропии Ях . Подход к анализу процесса формоизменения остается таким же. При рассмотрении более сложного характера нагружения необходимо решать уравнения типа (46) и (47) совместно методом итераций, с последующим использованием необходимых приведенных выше соотношений.

Приведенные выше уравнения и соотношения могут быть использованы для оценки напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей изотермического деформирования куполообразных деталей из листового материала с плоскостной анизотропией механических свойств в режиме ползучести.

t

3

Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания №2014/227 на выполнение научно-исследовательских работ Министерства образования и науки Российской Федерации на 2014 - 2020 годы и гранта РФФИ № 14-08-00066 а.

Список литературы

1. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.

2. Романов К.И. Механика горячего формоизменения металлов. М.: Машиностроение, 1993. 240 с.

3. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов / С.С. Яковлев [и др.]. М.: Машиностроение, 2004. 427с.

4. Изотермическая пневмоформовка анизотропных высокопрочных листовых материалов / С.С. Яковлев, [и др.]. М.: Машиностроение, 2009. 352 с.

5. Математическая модель изотермического деформирования куполообразных оболочек из анизотропных материалов в режиме ползучести / С.Н. Ларин, С.С. Яковлев, В.И. Платонов, Я. А. Соболев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2014. Вып. 3. С. 168-174.

Яковлев Сергей Сергеевич, д-р техн. наук, проф., mpf-tulaaramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, доц., mpf-tulaaramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Платонов Валерий Иванович, канд. техн. наук, доц., mpf-tulaa ramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ISOTHERMAL PNEVMOFORMOVKA DOMED PARTS FROM SHEET MA TERIALS WITH IN-PLANE ANISOTROPY IN THE CREEP REGIME

S.S. Yakovlev, S.N. Larin, V.I. Platonov

A mathematical model of deformation domed sheet metal parts, following the energy or kinetic theory of creep and damage, with in-plane anisotropy of mechanical properties in creep mode is given.

Key words: anisotropy, defect, destruction, dome-shaped details, pnevmoformovka,

creep.

Yakovlev Sergey Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Platonov Valeriy Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 539.374; 621.983

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПЕРАЦИИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ВЫТЯЖКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КОНИЧЕСКИХ МАТРИЦАХ В РЕЖИМЕ ПОЛЗУЧЕСТИ

С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко, В.Ю. Травин, В. А. Булычев

Приведена математическая модель операции изотермической вытяжки осе-симметричных деталей из анизотропных материалов в конических матрицах в режиме ползучести.

Ключевые слова: изотермическая вытяжка, анизотропия, температура, радиальная матрица, пуансон, сила, деформация, ползучесть, напряжение.

Процессы обработки металлов давлением относятся к числу высокоэффективных, экономичных способов изготовления металлических изделий, позволяющих повысить производительность труда, снизить энергоматериалоемкость производства, обеспечить высокое качество изготавливаемых изделий. Листовая штамповка открывает широкие возможности в этом направлении применительно к различным отраслям промышленности. Вытяжка является одной из распространенных операций листовой штамповки цилиндрических изделий и обычно осуществляется на конических и радиальных матрицах. Она нашла широкое применение в автомобильном, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, самолетостроении и т.д.

Листовой материал, подвергаемый штамповке, как правило, обладает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его получения. Анизотропия механических свойств материала заготовки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением [1 - 6], реализуемых при различных температурно-скоростных режимах деформирования.

Рассмотрена первая операция вытяжки трансверсально-изотропного материала с коэффициентом анизотропии Я в конической матрице с углом а и степенью деформации у = 1 - , где - коэффициент вытяжки;

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.