CC BY
15
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
4. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
5. S. Yakovlev, M. V. Gryazev, K.S.Remnev
CRITERION OF STABILITY OF TRUMPET PREPARATION FROM THE ANISOTROPIC MATERIAL
The criterion of stability of the trumpet preparation possessing cylindrical anisot-ropy of mechanical properties, on the basis of static criterion of stability is offered.
Key words; anisotropic material, plasticity, stability, criterion, deformation, tension, height, thickness.
Получено 17.05.12
УДК 539.374; 621.983
К.С. Ремнев, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82,
mpf -tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
С.С. Яковлев, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-14-82,
mpf -tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
М.В. Грязев, д-р техн. наук, проф., ректор, (4872) 35-14-82,
mpf -tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК НА УСТОЙЧИВОСТЬ В ВИДЕ ОБРАЗОВАНИЯ СКЛАДОК
Выявлены закономерности влияния цилиндрической анизотропии механических свойств трубных заготовок на устойчивость в виде образования складок.
Ключевые слова; анизотропный материал, пластичность, устойчивость, закономерности, критерий, деформация, напряжение, высота, толщина.
Технологические возможности многих процессов штамповки лимитируются потерей устойчивости заготовки второго типа при ее формоизменении, т.е. явлением волнистости, складок, гофров на участках заготов-
11
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Выл. 5
ки, деформируемых при сжимающих или сжимающих и растягивающих напряжениях. Анализ потери устойчивости цилиндрической заготовки выполнен на основании статического критерия устойчивости. Сущность статического критерия устойчивости состоит в том, что рассматриваются состояния равновесия, бесконечно близкие к основному состоянию равновесия, т.е. при некотором значении нагрузки наряду с основной формой возможна другая форма равновесия, а именно, при несколько искривленной заготовке [1, 2].
Трубный прокат, подвергаемый штамповке, обладает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его получения. Анизотропия механических свойств материала трубной заготовки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением [3].
Принималось, что в начальной стадии потери устойчивости при осадке свободно опертой заготовки концы заготовки защемлены (рис. 1). Материал заготовки цилиндрически ортотропный, подчиняется условию текучести Мизеса-Хилла [3]. Напряженное и деформированное состояние цилиндрической заготовки до момента потери устойчивости заготовки принимается приближенно плоскими. Предложено выражение для определения критического напряжения [4], соответствующего потери устойчивости цилиндрической заготовки вто
ахкр ^к
эого типа:
2 2 12 в^ + в, h
3h2 i?cp4^2
(1)
где Rcр - радиус срединной поверхности исходной заготовки; - каса-
О 7 17_1 fl_1
тельный модуль упрочнения (<т7- = cj/q + Asj ); Е^ =-= Ал С гх ;
dsj
ho,h - исходная и текущая высота цилиндрической заготовки; - ис-
ходная и текущая толщина цилиндрической заготовки.
Здесь Rx и Ry - коэффициенты анизотропии в направлении главных осей анизотропии х и у соответственно;
2 (Rx + RxRy + Ry) (1 + Ry)
В
1
3 Ry RyRx +1 + Ry
с
_ 2 (Rx + Я.гЯу + Я.у)(1 + Яу) (2Д.У + 1 )Ry
2 3 Ry(RyRx + 1 + Ry) (2Ry + 1 )RX ' 2 (Rx + Rv + RxRy) i (RXRV+R2+2Rv+l + Rx)l/2
3 R.\!2 l + Ry + Rx
■ ln(/?o /h); h = /70/e8* ; s = sqHq I ^ •
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
а б
Рис. 1. Цилиндрическая оболочка: а - до деформирования; б - после потери устойчивости
В работе [3] предложено выражение для определения критической относительной высоты трубной заготовки, соответствующей потери устойчивости цилиндрической заготовки второго типа:
—= 71 в г- срЛ/^/)адск,-)/
■?0 л/з
Эта формула совпадает с формулой для определения Лд /¿о в случае изотропного материала.
Приведенные выше соотношения позволили установить влияние цилиндрической анизотропией механических свойств исходной заготовки на устойчивость трубной заготовки в виде образования складок.
На рис. 2 приведены графические зависимости изменения величины /79/^0 от степени деформации гх (при гд=50 мм; £0=4 мм; ц = 0,05) для первого материала - = 377,15МПа; ^ = 488,9 М77а; а = 0,48 и второго материала - а/0 = 194,19МПа; А = 275,11М77а; а = 0,256 [3]. При следующих размерах трубных заготовок: Яср =50мм, ^о =4лш.
13
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 5
10 8
6
Ь. 4 2
0 0.1 0.2 0.3 0.4
10
8 б
Ло 4 2
о 0.1 0.2 0.3 0.4
б
Рис. 2. Зависимость величины ^ / ¿0 от вх и Rx и Яу : 1 - материал; 2 - материал
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличением степени деформации устойчивость заготовки и, следовательно, величина ^ / ¿0 уменьшается, и достигнув минимума начинает возрастать в связи с увеличением толщины стенки заготовки и упрочнения материала. Причем, для материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, увеличение коэффициента анизотропии Ях и одновременное
уменьшение коэффициента Яу приводит к увеличению величины ho / ¿0
по сравнению с материалом, имеющим меньшее значение коэффициента анизотропии Ях и большее значение коэффициента анизотропии Яу. Аналогично для материала, имеющего большее значение коэффициента анизотропии Ях и одновременно меньшее значение коэффициента анизотропии
14
\\ =1^=1 Иу = 0,2
\
/
Технологии и оборудование обработки металлов давлением Ry, характерно более плавное уменьшение величины hо / ^о с увеличением
степени деформации в х.
Работа выполнена по государственным контрактам в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы и грантам РФФИ.
Список литературы
1. Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей. М.: Машиностроение. 1973. 240 с.
2. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука. 1967. 984 с.
3. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
4. Яковлев С.С., Грязев М.В., Ремнев К.С. Критерий устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2012. Вып. 5. С. 11-15.
K.S.Remnev, S. S. Yakovlev, M. V. Gryazev
REGULARITIES OF INFLUENCE OF CYLINDRICAL ANISOTROPY OF MECHANICAL PROPERTIES OF TRUMPET PREPARATIONS ON STABILITY IN THE FORM OF FORMATION OF FOLDS
Regularities of influence of cylindrical anisotropy of mechanical properties of trumpet preparations on stability in the form offormation offolds are revealed.
Key words; anisotropic material, plasticity, stability, regularities, criterion, deformation, tension, height, thickness.
Получено 17.05.12
