CC BY
23
ные эффекты мартенситной неупругости и сопоставление с теоретическим прогнозом // Научные труды IV Международного семинара "Современные проблемы прочности", Великий Новгород, 2000. Т. 2, С. 60-69.
3. Зубчанинов В.Г., Охлопков Н,Л., Гараников В.В. Экспериментальная пластичность // Процессы сложного нагружения. Тверь: ТГТУ, 2004, 184с.
4. Малинин Г.В. Структурно-аналитическая мезомеханика наност-руктурных состояний среды с обратимыми мартенситными превращениями // Наноинженерия, 2012. №5, С. 22-29.
G.V. Malinin
STUDY CYCLICAL PROPERTIES EQUIATOMIC TITANIUM NICKELIDE UNDER COMPLEX STRESS STATE
The experimental results of cyclic properties of equiatomic NiTi performed on thin-walled cylindrical shells. The data obtained by the two programs loading at the complex stress state with orthogonal fractures path loading. The effect of phase composition on the formation of cyclic diagrams and cross effect.
Key words: equiatomic nickel titanium compound stress, martensitic and two-phase state, cross effect of deformation, the material with shape memory.
Получено 20.07.12
УДК. 621.7, 539.3
Л.П. Семенова, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-18-32, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ), В.А. Серегина, асп., (4872) 24-18-59, vas [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
А.Н. Пасько, д-р техн. наук, проф., (4872)35-18-32 [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ТРЁХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ ОЖИВАЛЬНОЙ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ
Моделировался процесс выдавливания оживальной головной части на стержневой заготовке. Проведён анализ напряженно-деформированного состояния изделия. Представлены картина течения материала и зависимости силы процесса от геометрических параметров головной части. Исследования проводились в рамках гранта РФФИ 10-01-97507-р_центр_а.
Ключевые слова: трёхмерное моделирование, конечно-элементная модель, распределение напряжений и деформаций, многофакторный эксперимент, сила процесса.
Особенности изготовления изделий типа «стержень с оживальной головной частью» обусловлены трудностями, связанными с достижением
больших перепадов диаметра на торцевом участке тонкого цилиндрического стержня, при необходимости обеспечения высокой производительности, единообразия и требуемых эксплуатационных характеристик.
Наиболее эффективными для получения подобного рода деталей (рис.1) является операция обработки металлов давлением - выдавливание, позволяющая получать детали с достаточной точностью, практически без потерь материала и с требуемыми характеристиками.
Базой для исследования процесса формирования оживальной головной части является деформационная теория пластичности. Математическая модель основана на методе конечных элементов, позволяет проектировать оснастку, исследовать процессы холодной и горячей штамповки, а также оптимизировать технологические процессы. Используемая модель предоставляет возможность трехмерного моделирования процессов обработки металлов давлением.
Геометрия заготовки и инструмента моделировались с использованием CAD системы, материал заготовки, вид оборудования и вид смазки (коэффициент трения) выбирались из базы данных, процессы в инструменте не моделировались.
Рис. 1. Изделие типа «Стержень с оживальной головной частью»
Схема процесса, рассматриваемая при трёхмерном моделировании выдавливания оживальной головной части, адекватно отражающая картину поведения материала в процессе деформирования, представлена на рис. 2.
а б
Рис. 2. Расчетная схема процесса выдавливания оживальной головной части: а - начальная стадия; б - конечная стадия;
1 - пуансон; 2 - заготовка; 3 - матрица
Для анализа напряженно-деформированного состояния заготовки рассмотрим картину распределения интенсивности напряжений (рис. 3), которая показывает, что напряжения в течение всего процесса нагружения заготовки, как правило, являются сжимающими, приобретая наименьшие значения на периферическом участке формируемой головки, а максимальные значения реализуются в области торца оживальной головки.
Картина распределения деформаций (рис. 4) позволяет определить, что деформации и возрастают от основания оживальной части к торцу головки.
Анализ распределения деформаций в пластической области заготовки (рис. 5) показал, что схема напряженно-деформированного состояния позволяет достигать больших степеней деформации и получить изделие. Однако в торцевой области оживальной головной части запас пластичности исчерпывается, поэтому для получения изделия высокого эксплуатационного уровня необходимо выполнить разгрузку и включить в технологический процесс второй переход выдавливания.
С целью комплексной оценки влияния геометрии изделия на силу процесса выдавливания была применена теория планирования многофакторного эксперимента на основе результатов машинного эксперимента.
Следуя проработанной литературе [1], длина головной части у большинства изделий данного вида находится в пределах / = (2,0 ^ 3,5) , ве-
личина радиуса скругления оживала R = (7 ^ 11)^, где d1 - диаметр стержня.
Рис. 3. Распределение напряжений
Рис. 4. Распределение деформаций
Рис. 5. Распределение деформаций в пластической области
Используя результаты предварительных экспериментов в реальном диапазоне изменения геометрических размеров изделия, в качестве варьируемых входных факторов, были выбраны:
- радиус скругления (оживала) головной части - Я;
- длина головной части - /;
- диаметр торца оживальной головки - .
В качестве выходных параметров (функции отклика), характеризующих процесс деформирования, приняты сила выдавливания.
На рис. 6 показаны полученные зависимости силы выдавливания стержневой заготовки от геометрических параметров получаемой оживальной головной части.
450 400
: с
-350
450
300 250
Я, тт
450
400
350
5 300 п."
250 200 150
Рис. 6. Зависимость силы выдавливания от геометрических параметров оживальной головной части: а - с1 = 0,1 мм; б - (Л -1,15 мм;
в - (I = 2,2 мм
Исследования показали, что поверхности, описывающие распределение силы выдавливания являются гиперболическим параболоидом, который имеет область минимакса. Наибольшая сила деформирования реализуется при изготовлении детали, имеющей оживальную головную часть с радиусом R равным 87 мм и длиной головки l равной 27,5 мм, с диаметром вершины d равным 1,1 мм - 536 kH. Минимальное значение силы
требуется, чтобы получить головную часть радиусом скругления R - 15,5 мм, длиной l - 27,5 мм и диаметром вершины головной части d - 2,2 мм - 158 kH.
Обобщив результаты, укажем, что для каждого диаметра острия головной части наибольшая сила реализуется при максимальных параметрах радиуса скругления и длины, минимальная сила требуется, чтобы получить головную часть с наименьшими значениями радиуса скругления и длины.
Список литературы
1. Кириллов В.М. Основы устройства и проектирования стрелкового оружия. Пенза, 1963. 342 с.
2. Кухарь В.Д., Семенова Л.П., Семенов А.А. Холодная объемная штамповка оживальных головных частей на заготовках стержневых изделий // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 10. С. 20 - 26.
3. Семенова Л.П., Пасько А.Н. Особенности многопереходного деформирования стержневых заготовок // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып.3. С. 166 - 173.
L.P.Semenova, V.A.Seryogin, A.N.Pasko
THREE-DIMENSIONAL MODELLING OF PROCESS OF EXPRESSION OF THE HEAD PART BY OZHIVALNA
Process of expression of an ozhivalny head part on rod preparation was modelled. The analysis intense the deformed condition of a product is carried out. The picture of a current of a material and dependence of force of process on geometrical parameters of a head part are presented. Researches were carried out within a Russian Federal Property Fund grant 10-01-97507-r_tsentr_a.
Key words: three-dimensional modeling, final and element model, distribution of tension and deformations, multiple-factor experiment, force ofprocess.
Получено 20.07.12
