Научная статья на тему 'Вариационный метод анализа процесса пластического формоизменения'

Вариационный метод анализа процесса пластического формоизменения Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
83
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ / FORMING / ШТАМПОВКА / STAMPING / ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА / УСИЛИЕ ШТАМПОВКИ / FOR METAL STAMPING FORCE / ОБЛОЙ / BURR / ПОКОВКА / FORGING

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Антипов Сергей Владимирович

В статье рассматриваются основные факторы штамповки. Выделены стадии течения металла при процессе формоизменения в открытом и закрытом штампе. Приводятся выражения для определения усилия деформации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Антипов Сергей Владимирович

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

Текст научной работы на тему «Вариационный метод анализа процесса пластического формоизменения»

Рис. 6. Опорные стойки кресла

Таким образом, после перечисленной выше подготовки салона автомобиля удалось получить четыре полноценных спальных места, которые позволят обеспечить максимальный комфорт при эксплуатации представленного автомобиля.

Литература

1. Нестеренко Г. А., Лукьянцева О. С., Железняк С. А., Корабельников М. В. Компоновка специализированного автомобиля для проведения авторемонтных работ. Современные инновации. №5 (7), 2016. С. 10-12.

2. Нестеренко Г. А., Железняк С. А. Оснащение специализированного автомобиля для рыбной ловли на базе автомобиля ГАЗ-27527. Высшая школа. № 9. Т. 1. Уфа: Инфинити, 2016. С. 137-138.

Вариационный метод анализа процесса пластического формоизменения

Антипов С. В.

Антипов Сергей Владимирович /Antipov Sergey Vladimirovich — магистрант, кафедра строительства, строительных материалов и конструкций, Тульский государственный университет, г. Тула

Аннотация: в статье рассматриваются основные факторы штамповки. Выделены стадии течения металла при процессе формоизменения в открытом и закрытом штампе. Приводятся выражения для определения усилия деформации.

Abstract: the article examines the main factors forming. Obtained stage metal flow during the forming process in an open and closed die. We give expression to determine the strain efforts.

Ключевые слова: формоизменение, штамповка, течение металла, усилие штамповки, облой, поковка.

Keywords: forming, stamping, for metal stamping force, burr, forging.

Процессы обратного выдавливания и вытяжки с сужением стенки представляют собой нестационарное динамическое формоизменение заготовки. Однако, принимая допущение об отсутствии инерционных сил, можно рассматривать задачу как квазистатическую.

В качестве примера, проведем расчет осесимметричного течения на стадии пластичности материала с учетом дилатансии и с применением метода локальных вариаций для процессов обратного выдавливания и вытяжки с сужением стенки заготовки [1, 2].

Для напряженного состояния с осесимметричным положением дилатирующей изотропной сплошной среды применим принцип текучести Грина, в частном случае г=2 и выражения ассоциированного закона течения.

Использование вариационного подхода позволяет найти напряженно-деформированное состояние и связанные с ним технологические параметры с учетом совокупности микрореологических свойств материалов, находящихся в обработке. Это обстоятельство является очень существенным для анализа процессов формоизменения с учетом пластической дилатансии материала [1].

Для анализа указанных процессов деформации, исходя из равенства мощности внешних и внутренних сил, есть возможность получить энергетический функционал [16, 81]:

Ш - Ш = 0 т Швнутр Ш внеш 0 (1)

Мощность внутренних сил представляет собой затраты пластической компоненты мощности и мощности от сил трения на контакте с инструментом, определяемые выражением:

Ш = Ш + Ш (2)

Ш внутр Шпл ^ Штр (2)

где - пластическая составляющая мощности, Штр - составляющая мощности от сил трения.

Мощность внешних сил состоит из мощности, получаемой от действия осевого деформирующего усилия. Приведем компоненты мощности внешних и внутренних сил к форме, используемой непосредственно для расчета:

№пл = 1 ■ ¿ч^

V

^тр= I (3)

тр

Кпеш = / Х-Ш 3 *

Подводя итог вышеизложенных данных, запишем общее выражение функции, описывающей состояние деформируемого тела в произвольный момент времени:

$(ов + ТНУV +| /т8 [ук ]с1Ек + | Х¥с18 = 0 (4) V Р Б

С помощью действительного поля скоростей можно рассчитать по известным выражениям скорость деформаций, интенсивность скоростей деформаций и перейти к полю напряжений, который определяет пластические возможности обсуждаемого процесса формоизменения.

Результаты, получаемые вышеописанным методом, должны удовлетворять следующим условиям:

- граничным условиям для напряжений: ф;-7- • и = X1

у у 1

- условию пластичности: ^^ (ф^ ) < 0;

- граничным условиям для скоростей: Ц = Vo 1

- начальным условиям для скоростей: щ | = V) (?()) •

где фи - компоненты тензора напряжений; X - составляющие вектора поверхностной у 1

нагрузки; Щ - составляющая скорости течения металла; и ,■ - компоненты нормали к 1 у

рассматриваемой поверхности тела; V) - скорости деформирования; ?0 - начальный момент времени.

Литература

1. Гвоздев А. Е., Журавлев А. Г. Анализ процессов пластического формоизменения материалов с учетом дилатансии. Тула: изд-во ТАИИ, 2005. 71 с.

2. Чан Дык Хоан, Журавлев Г. М. Подход к решению задач пластического формоизменения деталей из дилатирующих материалов / Известия ТулГУ. Серия. Технические науки, 2011. № 6. Часть 2. С. 301-309.

Влияние силовых параметров штамповки на формоизменение металла

Антипов С. В.

Антипов Сергей Владимирович /Antipov Sergey Vladimirovich — магистрант, кафедра строительства, строительных материалов и конструкций, Тульский государственный университет, г. Тула

Аннотация: в статье рассматриваются основные факторы штамповки. Выделены стадии течения металла при процессе формоизменения в открытом и закрытом штампе. Приводятся выражения для определения усилия деформации.

Abstract: the article examines the main factors forming. Obtained stage metal flow during the forming process in an open and closed die. We give expression to determine the strain efforts.

Ключевые слова: формоизменение, штамповка, течение металла, усилие штамповки, облой, поковка.

Keywords: forming, stamping, for metal stamping force, burr, forging.

Формоизменение в открытых штампах можно охарактеризовать несколькими факторами

[1]:

1. В процессах штамповки возникает незначительное изменение объема металла, поэтому часть заготовки после обработки отправляется в отход. Из этого возникает одно обязательное условие Узаг = Уц + Уобл , где Узаг, Уц, Уобл - соответственно объемы заготовки, поковки и облоя.

2. Вытеснение металла происходит в перпендикулярном направлении относительно движения штампа.

3. В штампе создается контрдавление, которое увеличивает гидростатическое давление и улучшает заполнение угловых элементов.

При открытой штамповке можно выделить следующие основные этапы течения металла: свободную осадку (рисунок 1а); заполнение штампа (рисунок 1б) и выдавливание облоя (рисунок 1в). Существует и четвертая (нежелательная) стадия, проявляющая себя экспериментально, когда ручьи штампа заполнены, но поковка не оформлена по высоте. Поведение металла на разных стадиях показано на рисунке 1г [2].

Рис. 1. Формоизменение металла и диаграмма, описывающая усилия в каждой из стадий при штамповке в открытых штампах

При выборе кривошипного горячештамповочного пресса усилие штамповки для поковок можно найти из выражения:

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.