CC BY
17
Список литературы
1. Головащенко С.Ф. Теория и методы проектирования технологических процессов электроимпульсной штамповки: дис. ... д-ра техн. наук. М:, 1995. 460 с.
2. Толоконников Л. А., Желтков В.И. Вариант метода конечных элементов для решения задач линейной вязкоупругости // Прикл. механика. 1979. №7.
V.D. Kuchar, A.E. Kireeva
SIMULATION OF ELECTROMECHANICAL PROCESS TAKES PLACE IN THE INDUCTOR FOR MAGNETIC-PULSE FORMING
A mathematical model of electromechanical processes in the inductor for magnetic pulse forming, taking into account its helicity was made. With the help of a study of the stressstrain state of the inductor potentially dangerous cross-section is revealed and the distribution of the stress tensor components is obtained.
Key words: inductor, the mathematical model, preparation, crimping, magnetic-pulse setup, the finite element method.
Получено 16.09.11
УДК 621.983; 539.374
С.С. Яковлев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 35-14-82,
mpf-tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ);
В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор, (4872) 35-14-82,
mpf-tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
В.И. Платонов, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82,
mpf-tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕМ ИЗ АНИЗОТРОПНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ РЕВЕРСИВНОЙ ВЫТЯЖКЕ
Приведены результаты теоретических исследований формирования показателей качества деталей с фланцем (степени использования ресурса пластичности) из анизотропного материала, изготавливаемые реверсивной вытяжкой.
Ключевые слова: реверсивная вытяжка, повреждаемость, анизотропия, деталь, разностенность, деформация, напряжение.
В работе [1] рассмотрен вопрос о распределении напряжений и деформаций на операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с
135
фланцем (рис. 1) с коэффициентом вытяжки = гп /Яз на радиальной матрице с прижимом.
Материал заготовки принимался несжимаемым, трансверсально-изотропным с коэффициентом нормальной анизотропии Я, подчиняющимся условию пластичности Мизеса - Хилла и ассоциированному закону пластического течения [2]. Принималось, что толщина стенки исходного полуфабриката постоянна по образующей детали. Операция реверсивной вытяжки реализуется в условиях плоского напряженного состояния.
Рис. 1. Схема реверсивной вытяжки осесимметричных
деталей с фланцем
В основу анализа положен метод расчета силовых параметров процесса, основанный на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала [1, 2]. Получены выражения для оценки напряженного и деформированного состояний, силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесим-метричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропной заготовки.
Выполнены теоретические исследования влияния технологических параметров реверсивной вытяжки, радиуса закругления матрицы Ям , условий трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки т и величины давления прижима q на формирования показателей качества деталей с фланцем (степени использования ресурса пластичности).
Величина повреждаемости (степень использования ресурса пластичности) ше оценивалась по выражению
Ш = / - £ %,
0 е1пр
(1)
где ег пр
е/ пр (° / ) - предельная интенсивность деформации; о - сред-
нее напряжение; о = (ог + Од)/3; ог и Од - меридиональные и окружные напряжения в очаге пластической деформации (о 2 = 0).
Величина предельной интенсивности деформации егпр находится
по выражению
Щпр = 0 ехр
и -О
V Ог J
(2)
где О, и - константы деформируемого материала, определяемые в зависимости от рода материала, согласно работам В. Л. Колмогорова и А. А. Бога-това [3-5].
В зависимости от условий эксплуатации или последующей обработки изготовляемого изделия уровень повреждаемости не должен превышать величины %. До деформации (при t = to) ше = 0, а в момент разрушения (t = tp) Ше =% = 1.
При назначении величин степеней деформации в процессе пластического формоизменения следует учитывать рекомендации по степени использования запаса пластичности В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова, согласно которым для ответственных деталей, работающих и подвергающихся после обработки давлением термической обработке (отжигу или закалке), допустимой величиной степени использования запаса пластичности следует считать % = 0,25 , а для неответственных деталей % = 0,65.
Расчеты выполнены для алюминиевого АМг6 и титанового ПТ-3Вкт сплавов, механические свойства которых были следующие: алюминиевый сплав АМг6 - о02 = 195,7 МПа; А = 277,24 МПа; п = 0,256;
Я = 0,6; 0 = 0,716; и = -1,24; титановый сплав ПТ-3Вкт -о02 = 600,8 МПа; А= 502,44 МПа; п = 0,559; Я = 2 0 = 1,2365; и = -1,3375 [2]. Исследования выполнены при гп = 1000 мм; ^ = 3,5 мм в следующих диапазонах изменения технологических параметров процесса: ЯМ = Япр =2...20; т =0,01 ...0,3; q =0...6 МПа; Ям = Ям/я0.
Графические зависимости изменения величины накопленной повреждаемости ше от относительной величины высоты детали И = И / Ид при фиксированных значениях коэффициента вытяжки ш^ и коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки т приведены на рис. 2 и 3 соответственно, где Ид - высота детали.
Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показал, что изменения накопленной повреждаемости ше от относительной величины высоты детали И имеет сложный характер. Установлено, что с уменьшением коэффициента вытяжки ш^ и увеличением коэффициента
трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки т максимальная величина накопленных микроповреждений возрастает. Так, уменьшение коэффициента вытяжки с 0,8 до 0,6 сопровождается ростом в 3 раза. Рост коэффициента трения на контактных границах рабочего
инструмента и заготовки т с 0,1 до 0,3 сопровождается увеличением максимальной величины накопленных микроповреждений в 2 раза, что связано с повышением меридиональных напряжений аг .
со
0.5 0.4
0.3 0.2 0 1
0
1 /"¿=0.6
/ =0./
\
\ 18
ох
0
0.4 0.6 0.£
к
а
0.4
Ъ б
Рис. 2. Зависимости изменения от к : а - сплав АМг6; б - сплав ПТ-3Вкт (д = 0; т = 0,05)
04
0.3
0.2
0 1
0.0
о:
ц-0,3
\ / ц=0.2 /
\ /
\ .11=0.1
04
и-а
0 6
0.8
СО
0 18 0 16 0 14 0 12 0 10 0.08 Ч) 06 0.04 0.02 0.00
>1=0.3 /
/
\ Ц=0,2 /
/ ^ ,11=0,1
_ 0 5 Л —
б
Рис. 3. Зависимости изменения от к : а - сплав АМг6; б - сплав ПТ-3Вкт (д = 0; т^ = 0,844)
Приведенные выше результаты могут быть использованы для оценки качества (накопленной величины микроповреждений) изготавливаемых осесимметричных деталей реверсивной вытяжкой через радиальную матрицу.
Работа выполнена по ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», грантам РФФИ и по государственному контракту в рамках федеральной целевой программы
138
«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Платонов В.И. Математическая модель операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из кристаллических анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 1. С.
2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В. А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
3. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 836 с.
4. Богатов А. А. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. 329 с.
5. Яковлев С.С., Дудка Д.В. Феноменологические модели разрушения кристаллических ортотропных материалов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. 2010. Вып. 3. Т. 3. С. 138-144.
S.S. Yakovlev, V.D. Kuhar, V.I. Platonov
THE ESTIMATION OF THE DAMAGEABILITY LEVEL OF AXISYMMETRIC DETAILS WITH FLANGE DRAWING PROCESSING FROM ANISOTROPIC MATERIAL
The results of theoretical investigations of quality rating generation of flanged details (plasticity resource consumption factor) with flange processed from anisotropic material by the reverse drawing are provided.
Key words: reverse drawing, damageability, anisotropy, detail, thickness variation, deformation, stress.
Получено 16.09.11
УДК 621.983.3
Д.М. Наумов, асп., (4872) 33-17-85, Naumov Denis@bk.ru (Россия, Тула, ТулГУ), А.И. Вальтер, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-17-85, Valter.Alex@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ С УТОНЕНИЕМ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Представлен анализ результатов численного моделирования процесса ротационной вытяжки с утонением для материалов 12Х18Н10Т и АМг6 на базе метода конечных элементов.
Ключевые слова: ротационная вытяжка, осесимметричные детали, МКЭ.
Несмотря на многочисленные математические и экспериментальные исследования процесса ротационной вытяжки (РВ), они все же не да-
139
