CC BY
30
УДК 621.983.044.7.001.24
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЯТИВИТКОВОГО ИНДУКТОРА ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева
В работе изложены исследования напряженно-деформированного состояния пятивиткового индуктора, применявшегося в экспериментальном исследовании, проведенном С. Ф. Головащенко.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, индуктор, заготовка, математическая модель.
На базе разработанной математической модели [1] проведено изучение напряженно-деформированного состояния пятивиткового индуктора, применявшегося в экспериментальном исследовании [2], проведенном С. Ф. Головащенко (рис. 1.).
Материал индуктора - сплав АЛ4М с параметрами: модуль Юнга:
____о
0,7х10пПа, коэффициент Пуассона- 0,34, плотность- 2650 кг/м , предел текучести о -170 МПа. Параметры разбиения: 3 ячейки по ширине и 1 ячейка по высоте сечения индуктора. Каждый виток разбивался по длине на 24 ячейки.
Рис. 1. Индуктор, используемый в экспериментах С.Ф. Головащенко
Были использованы параметры установки «Импульс-А»: емкость конденсаторной батареи 600 мкФ, напряжение- 2,081 кВ, сопротивление токоподводов- 15 мОм. В качестве заготовки использовали медную трубу
внешним радиусом 45 мм, длиной 90 мм и толщиной 1,5 мм. При расчете заготовка предполагалась неподвижной. Концы индуктора принимались жестко закрепленными и заделанными (фиксировались 2 слоя элементов).
Так как рассматривалась упругая задача, то есть колебания считались незатухающими, а максимальные напряжения достигались в течение разряда индуктора, расчет ограничили временем 250 мкс.
Результаты расчетов показывают, что в индукторе идут волновые процессы и имеет место наложение стоячих волн разной длины и направлений распространения, что находится в полном согласии с теоретическими представлениями. Можно выделить волны, соответствующие осевым перемещениям витка и волны, отражающиеся от стенок сечения, а также колебания с частотой вынуждающей силы (рис. 2). Этим объясняется наличие ярко выраженных биений на графиках. Градиенты перемещений оказались малыми, что подтвердило возможность использования гипотезы малых деформаций.
Максимальные напряжения достигаются в срединном (третьем) витке индуктора на стороне, обращенной к заготовке. На рис. 3 приведено распределение интенсивности напряжений в опасном сечении индуктора в момент времени 1=210 мкс, соответствующий максимуму интенсивности напряжений.
В поверхностном слое существует локальная пластическая зона толщиной около 2 мм. Очевидно, при циклическом нагружении, начиная с некоторого момента, возможно исчерпание запаса пластичности и разрушение. Кроме того, наличие такой зоны приводит к затуханию высших гармоник колебаний.
На рис. 2 приведены графики радиальных перемещений третьего витка индуктора, а на рис.4 - результаты экспериментального исследования.
ш
а 60 . 1 .--шц-----
I 40 1 .[кМъ, - Д"-Г-
[ 2° Ш% I
* -20 РИВ1Г Ша ||ЦНр_ЦД^^го х
1:1" г 1 V
Рч _
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1, мкс 4000
Рис.2. Радиальные перемещения точек наружной поверхности третьего витка индуктора (расчет)
я
Л
\
N к
\ V
5- ч
\ 1 В 8
> \ в Л
г^Г-
120 - 100
-Ц-
24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 г, мм
о А о Б о В
31 32 х, мм
О Г О Д О Е
Рис. 4. Распределение интенсивности напряжений в опасном сечении индуктора
Рис. 3. Радиальные перемещения по результатам экспериментов (штрихпунктирная линия) и расчетов (сплошная линия) по результатам С.Ф. Головащенко
Наблюдается совпадение расчетных и экспериментальных результатов. Таким образом, разработанная модель может стать базовой для целого класса исследований процессов МИОМ.
Список литературы
1. Желтков В.И. Особенности удовлетворения граничным условиям в МКЭ - моделировании электродинамики системы «индуктор - заготовка» / Е.И. Жукова, А.Е. Киреева, В. Д. Кухарь // Вестник ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. Тула: ТулГУ, 2008. Вып.4. Том 2. С. 71 - 75.
2. Головащенко С.Ф. Теория и методы проектирования технологических процессов электроимпульсной штамповки / Дисс. докт. техн. наук. М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995. 460 с.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE STUDY OF THE STRESS-STRAIN PROMOTE PACIFICGOOS INDUCTOR FOR MAGNETIC-PULSE TREA TMENT OF METALS BY PRESSURE
V.D. Kuchar, A.E. Kireeva
This paper describes a study of stress-strain state pyativitkovogo inductor that was used in the pilot study conducted by S.F. Golovashchenko.
Key words: stress-strain state, the inductor, procurement, mathematical model
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, the prorector, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 539.3
ЗАДАЧА О ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ ТОНКОГО СЛОЯ МАТЕРИАЛА ПЕРЕМЕННОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
В. Д. Кухарь, Л. Л. Макарова
Показано решение модельной задачи о пластическом течении тонкого слоя материала, в котором проходит химическая реакция.
Ключевые слова: пластическое течение, тонкий слой, химическая реакция, деформация.
Необходимость учёта физико-химических эффектов возникает в задачах механики пластического деформирования полимеров и композиционных [1,2], при изучении трибологических процессов [3,4], в задачах терминалов обработки давлением адсорбционного пластифицированных материалов и т.д. [5].
Рассмотрим достаточно общую модельную задачу о пластическом деформировании тонкого слоя материала, в котором проходит химическая реакция, что в совокупности иногда именуется химическим течением [1].
