Влияние анизотропии механических свойств тонкой полосы на устойчивость при правке растяжением Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением. 2008. 75 с.

Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, начальник отдела, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,

Иванов Юрий Анатольевич, зам. генерального директора, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»

MODELING OF THE PROCESS OF THE REMOVAL OF CYLINDRICAL PREPARATION PUNCH AFTER ITS REDUCTION IN A CIRCULAR MATRIX

O.N. Mitin, Yu.A. Ivanov

The article presents the results of identification force the removal of the blank with a punch, after its reduction cylindrical punch with the tab through a smooth circular matrix.

Keywords: rent, mathematical modeling, forming screw rift, punch, matrix, corrugated, reduction of stress, strain.

Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciencess, head of department, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, JSC «NPO «Splav»,

Ivanov Yuriy Anatolevich, deputy director general, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, JSC «NPO «Splav»

УДК 621.983; 539.974

ВЛИЯНИЕ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОНКОЙ ПОЛОСЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ПРАВКЕ

РАСТЯЖЕНИЕМ

К.С. Ремнев

Выявлено влияние анизотропии механических свойств тонкой полосы на устойчивость при правке растяжением с малыми удлинениями.

Ключевые слова: анизотропия, правка, растяжение, напряжение, деформация, устойчивость.

Правка растяжением позволяет получать высокую степень плоскостности тонких широких полос и листов из высокопрочных сталей и специальных сплавов, правка которых другими способами не дает удовлетворительных результатов [1, 2].

В работе [3] получены основные уравнения и соотношения для анализа напряженного и деформированного состояний, а также определены условия устойчивого протекания операции правки растяжением с малыми удлинениями анизотропной полосы (рис. 1).

Рис. 1. Схема правки полосы растяжением с малыми удлинениями

В процессе правки полоса может потерять устойчивость из-за выпучивания с образованием волнистости. Принималось, что правка растяжением подвергается длинная тонкая полоса с прямолинейными боковыми кромками. Плоскость ху прямоугольной системы координат хоу совместим с серединной плоскостью полосы (рис. 1). Ось х направим вдоль полосы, по линии действия растягивающих сил Р; начало координат расположим в центре полосы.

Выпучивание и образование волнистости при правке растяжением является следствием возникновения в полосе сжимающих напряжений Су,

действующих поперек полосы.

Получены выражения для определения продольных растягивающих и поперечных сжимающих напряжений, функции прогибов, изменения АП полной потенциальной энергии пластины при ее выпучивании, величин критического напряжения и критической толщины полосы. Полученные соотношения позволили выявить влияние анизотропии механических свойств тонкой полосы на устойчивость при правке растяжением с малыми удлинениями.

Приведенные выше соотношения позволили оценить влияние анизотропии механических свойств на устойчивость полосы при правке. Исходные данные для построения графических зависимостей следующие: Во = 300 мм; Ь§ = 600 мм; а^ = 270 МПа; п = 0,17; С = 802,5 МПа;

та = -0,05; Ацх = 0,1. Здесь Ацх = Ацх / а;0; а^ = Сет . На рис. 2 - 6 показаны графические зависимости изменения относительной критической

9

толщины полосы 1кр от коэффициентов анизотропии Ях , Яу и Я45 .

1кр

1,2

1,1

1,0

0,9

\

ч

2

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

ьи

Рис. 2. Зависимости изменения ?

от Ях (а = 0°): 1 - Яу = 0,2;

2 - Яу = 1,6; 3 - Яу = 3

кр

Рис. 4. Зависимости изменения ?

кр

1

Ях = Яу

от Я45 (а = 45°):

0,2 ; 2 - Ях = * '-у

х-Яу =1,6;

3 - Ях = Яу = 3,0

Рис. 3. Зависимости изменения ?

кр

от Яу (а = 0°):

1 - Ях = 0,2; 2 - Ях = 1,6; 3 - Ях = 3,0

-кр

1,2

1,1

1,0

0,9

0,8

/\

1

3

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Я,

Рис. 5. Зависимости изменения ?

от Ях (а = 90°):

1 - Яу = 0,2; 2 - Яу = 1,6;

3 - Яу = 3,0

кр

Анализ графических зависимостей показывает, что значение относительной критической толщины полосы к увеличивается с ростом коэффициента анизотропии Ях от 0,5 до 3,0 (а = 0°) при Яу = 0,2 на 3 % и

уменьшается с ростом коэффициента анизотропии Ях от 0,5 до 3,0: при Яу = 1,6 на 11 %, при Яу = 3 на 19 %. При увеличении коэффициента анизотропии Яу от 0,5 до 3 (а = 0°) наблюдается уменьшение значений относительной критической толщины полосы к , причем если в случае, когда Ях = 0,2 имеет место незначительное изменение к, то при Ях = 1,6 и Ях = 3,0 величина относительной критической толщины полосы убыва-

10

ет с гораздо большей интенсивностью. Уменьшение коэффициента анизотропии К45 от 3,0 до 1,0 (а = 45°) приводит к увеличению относительной критической толщины полосы К на 16 %, в данном случае с уменьшением Кх = Ку от 3,0 до 0,2 значение К возрастает на 26 %. Влияние коэффициента анизотропии Кх на изменение относительной критической толщины полосы К при а = 90° идентично влиянию Ку при а = 0°, также влияние Ку при а = 90° соответствует влиянию Кх при а = 0°.

/2

/3

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Яу

Рис. 6. Зависимости изменения 1Кр от Ку (а = 90°):

1 - Кх = 0,2; 2 - Кх = 1,6; 3 - Кх = 3

На рис. 7 приведены графические зависимости изменения относительной критической толщины полосы К от коэффициентов нормальной анизотропии К=Кх=Ку=К45.

Анализируя изменение значения К для случая, когда

Кх = Ку = К45 = К увеличивается от 1,0 до 3,0, можно заметить, что величина К убывает на 26 %.

3

2 /

1 ‘ ^

1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 Я

Рис. 7. Зависимости изменения 1Кр от К:

1 - та = -0,05; 2 - та = -0,275; 3 - та = -0,5

Таким образом, анизотропия механических свойств тонкой полосы оказывает существенное влияние на устойчивость протекания операции правки растяжением с малыми удлинениями (более 30 %).

Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», государственному заданию Министерства образования и науки Российской Федерации на 2012-2014 годы и грантам РФФИ.

Список литературы

1. Головлев В. Д. Расчет процессов листовой штамповки. М.: Машиностроение , 1974. 136 с.

2. Яковлев С.С., Кухарь В.Д., Трегубов В.И. Теория и технология штамповки анизотропных материалов / под ред. С.С. Яковлева. М.: Маттти-ностроение, 2012. 400 с.

3. Ремнев К.С. Устойчивость тонкой полосы из анизотропного материала при правке растяжением // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 4. С.

Ремнев Крилл Сергеевич, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

INFLUENCE OF ANISOTROPY OF MECHANICAL PROPERTIES OF THIN STRIPS ON SUSTAINABILITY WHILE EDITING AN EXTENSION

Remnev K.S.

Revealed the influence of anisotropy of mechanical properties of thin strips on sustainability while editing an extension with small increase length.

Key words: anisotropy, edit, tension, stress, strain, stability.

Remnev Kirill Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University