WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«УДК 6251.7.044 Н.Н. Мороз, к.т.н., доц., В.В. Драгобецкий, д.т.н., проф., А.А. Черныш, ст. преп. Кременчугский национальный университет им. Михаила Остроградского УЧЕТ ЭФФЕКТА ...»

УДК 6251.7.044

Н.Н. Мороз, к.т.н., доц., В.В. Драгобецкий, д.т.н., проф., А.А. Черныш, ст. преп.

Кременчугский национальный университет им. Михаила Остроградского

УЧЕТ ЭФФЕКТА БАУШИНГЕРА

ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССА СЛОЖНОЙ ВЫТЯЖКИ

Рассмотрена физическая сущность трансляционной анизотропии деформируемых

листовых заготовок, связанная с эффектом Баушингера. Дан анализ теорий пластичности изотропного материала с анизотропным упрочнением. Получены зависимости для определения изгибающих моментов с учетом трансляционного упрочнения при изгибе по сравнительно большому радиусу, радиуса нейтрального слоя, продольной силы и радиуса нейтрального слоя при гибке с растяжением. Разработана численная математическая модель, учитывающая трансляционную анизотропию. Дан анализ результатов расчета автокузовных деталей.

Ключевые слова: анизотропия, эффект Баушингера, сложная вытяжка, напряжения.

Введение. Экономичное производство высококачественных тонколистовых деталей, особенно сложной пространственной конфигурации, является одной из важных проблем машиностроения. В условиях рыночного производства большое значение приобретает совершенствование существующих, разработка новых ресурсосберегающих процессов листовой штамповки и обеспечение наиболее благоприятных условий формоизменения.

Изыскание путей повышения эффективности листоштамповочного производства неразрывно связано с сокращением отхода металла и приближением формы и размеров заготовок к готовым изделиям, совершенствованием методов расчета формоизменения, упрочнением механизма деформирования заготовки и оценкой влияния отдельных факторов на процесс сложной вытяжки. Исследования существуют приоритетному направлению развития науки и техники «Новейшие технологии в энергетике, промышленности и агропромышленном комплексе».

Обзор последних источников и публикаций. Эффект Баушингера наблюдается при изменении знака (реверса) напряжений. Его возникновение по данным работ [1–3] связано с возникновением остаточных напряжений после пластического деформирования и снятия нагрузки в микроскопических объемах металла. Это следствие неоднородного распределения напряжений в зернах, различно ориентированных до разгрузки. При однородном растягивании металла с последующей разгрузкой и сжатием, обнаружили снижение предела текучести при сжатии. Разрушение может наблюдаться даже по отношению к исходному, ненаклепанному материалу [1].

Выделение нерешенной раньше части общей проблемы. Эффект Браушингера проявляется при прямом и противоположном нагружении путем смещения поверхности пластичности [4, 5]. Это приводит к изменению условия пластичности Мизеса и асоципрованного закона течения. Такой вид анизотропии называется трансляционным. В работах О.Ю. Ишлинского допускается степенная зависимость координаты центра поверхности пластичности от деформации. Эта теория подтвердилась в работах В. Прагера и Ф. Ходжа. Однако эта модель удовлетворительно соответствует экспериментальным данным при малых упруго пластических деформациях [4]. В теории пластичности, которая учитывает трансляционное упрочнение, рассматривали Ю.И. Кадашевич и В.В. Новожилов. В этой теории девиатор напряжений заменяется на девиатор активного напряжения. При этом координата центра поверхности пластичности зависима от плоскости деформирования. Более точное соответствие с экспериментом больших пластических деформаций достигается при предположении, что поверхность нагружения испытывает перенос и одновременно расширяется во всех направлениях [4].





Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво). – Вип. 2 (37). – 2013. – ПолтНТУ В целом существующие методы расчета и моделирования процесса сложной вытяжки облицовочных деталей транспортных средств не учитывают реверса напряжений при деформировании, эффект повышения пластических свойств материала не используется и не учитывается.

Цель исследований. Разработка метода расчета процесса вытяжки деталей сложной пространственной конфигураций с учетом реверса напряжений на фланцевой части заготовки и оценка целесообразности уточнения методов расчета процесса сложной вытяжки путем учета изменения пластических свойств материала.

Основной материал и результаты. Вид нагружения, при котором листовая заготовка подвергается многократному изгибу, наблюдается при перетягивании листа по цилиндрической поверхности в некоторых операциях гибки, вытяжке коробчатых деталей и деталей сложной формы, правки, в процессах формоизменения в лабиринте тормозных порогов и ребер прижимных устройств штампов для сложной вытяжки. Для металлов, обладающих эффектом Баушингера, необходим учет его влияния на энергосиловые и кинематические параметры при многократном изгибе. При решении задач упругопластического формирования металлов, обладающих эффектом Браушингера, в рамках теории течения, поверхность течения представляет собой круговой цилиндр, в девиаторной плоскости — окружность, центр которой смещен от начала координат. Смещение центра определяется параметрами анизотропии, в том числе и эффектом Баушингера [4].

При расчете энергосиловых параметров в предложенной модели, расчете напряженного состояния заготовки эффект Баушингера не учитывается. При определении изгибающего момента смещение нейтрального слоя учтено, а то, что кривые упрочнения при сжатии и растяжении различны, не учитывается.

При относительно небольшой кривизне пути деформирования явлением деформационной анизотропии, в частности эффект Баушингера можно пренебречь с распространением закона единой кривой на непропорциональное деформирование [6–8]. В противном случае, когда направляющие тензора напряжений и деформаций не совпадают между собой в процессе деформирования привлекается усложненная модель Г. Бакхауза [9]. В этой теории отношение приращения пластической деформации к приращению напряжения изменяется вдоль поверхности текучести. Однако для практического использования этой теории необходимо проведение комплекса экспериментальных исследований по определению перемещения центра поверхности текучести, функции влияния, характера изменения напряжений после изменения направления нагружения. При решении ряда практических задач листовой штамповки, например, инженерным методом, учет реверса напряжений не вызывает больших затруднений.

При изгибе по сравнительно большому радиусу, без учета упрочнения величина изгибающего момента с учетом эффекта Баушингера для единицы ширины заготовки определяется из выражения:

rH R M S r dr ( S ) r dr 0,5 S R 2 S r 2 r 2 ( S S ), (1) rH r1 где S, S – пределы текучести при растяжении и сжатии; R, r1 – радиусы кривизны наружной и внутренней поверхности; rН – радиус кривизны нейтрального слоя.

При изгибе моментом широкой полосы, совместное решение уравнения равновесия и условия пластичности Треска-Сен-Венана для зоны растяжения и сжатия позволяет найти распределение меридиональных и широтных напряжений по толщине заготовки.

При этом в зоне сжатия используется предел текучести для сжимающих напряжений.

На нейтральной поверхности при r = rН меридиональные напряжения для зон растяжения и сжатия равны между собой [4]. Формула для определения радиуса нейтрального слоя принимает вид

–  –  –

Вычисление деформаций по толщине заготовки производится на базе модели с подслоями. При определении тензора приращение деформаций на каждом шаге интегрирования (в рамках метода конечных разностей), последний разлагается на упругую и пластическую компоненты. Тензор упругих деформаций связан с тензором напряжений обобщенным законом Гука.

Пластические компоненты тензора приращения деформаций выражаются через напряжения по закону пластического течения:

ФТ, (9) где – множитель Лагранжа; ФТ – функция текучести.

Однако при учете реверса напряжений условия перехода материала в пластическое состояние, которое графически в шестимерном пространстве изображается фиксированной поверхностью, следует учитывать асимметричность и эксцентриситет этой поверхности.

Это связано с уменьшением предела текучести при сжатии. При расчете напряжений поверхность нагружения (поверхность кругового цилиндра), также асимметрична и имеет эксцентриситет.

Определив напряжения по обобщенному закону Гука, проверяем условие пластичности анизотропно упрочняющего материала ФК. Поверхность пластичности строим по методике В.А. Огородникова [4]. Значение трех характеристик материала: диаграммы растяжения, зависимость отношения предела текучести на сжатие после растяжения к интенсивности напряжений от интенсивности деформаций и диаграммы испытания автокузовного материала на растяжение до предельной деформации и последующее сжатие, взяты из экспериментальных исследований представлены в работах А.Д. Матвеева [2, 3].

В этом случае, когда ФК – S 0, где S – предел текучести, пластическое течение отсутствует. Напряжения равны расчетным по обобщенному закону Гука. Если ФК – S = 0, пластическое течение только наступило.

При ФК – S 0, процесс деформирования происходит пластически, т. е. напряжение на шаге итерации выходит за поверхность текучести. После этого определяем главные напряжения в каждой узловой точке заготовки.

Если условие текучести в главных напряжениях не попадает на поверхность текучести применяется метод возвращения вектора напряжений на площадку текучести, разработанный Уитмером [9], после определения напряжений в каждом слое и в каждом узле заготовки проводим вычисление мембранных сил и изгибающих моментов L:

–  –  –

где G = |G| = |A – 2x3B|, A – тензор, B – тензор кривизны.

Решая систему уравнений равновесия находим усилие деформирования соответствующее принятому шагу перемещения пуансона. На заключительной стадии получаем диаграмму усилие-перемещение по которой подбираем пресс.

По предложенному методу произведен расчет технологического процесса сложной вытяжки детали «пол кабины» автомобиля семейства КрАЗ. В результате счета установЗбірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво). – Вип. 2 (37). – 2013. – ПолтНТУ лено, что усилие пресса является завышенным на 24,8 %. Участки заготовки вытягиваемые через перетяжной порог и ребро имеют избыточную площадь на 15 %. В результате счета также установлено, что эффективность перетяжного порога с точки зрения торможения фланца заготовки достаточно высока, однако в этом случае реверса напряжений не происходит и резерв пластичности фланца не используется. Более эффективно использование цилиндрического ребра, сопряженного с радиусом скругления матрицы. Это позволяет максимально использовать повышение пластических свойств материала заготовки при реализации эффекта Баушингера.

Выводы. Установлена целесообразность учета эффекта Баушингера в методах моделирования процесса вытяжки деталей сложной пространственной конфигурации. Обеспечение условий, реализующих реверс напряжений позволяет снизить усилие формообразования на 15…20 %, выявить дополнительные ресурсы повышения пластических свойств материала фланцевой части заготовки с экономией листового проката при производстве облицовочных деталей транспортных средств.

Литература

1. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов [Текст] / Я.Б. Фридман – В 2-х частях.

Часть первая. Деформация и разрушение. – М.: Машиностроение, 1974. – 472 с.

2. Воронцов, А.Л. О корректном построении и правке теоретических моделей процессов обработки металлов давлением [Текст] / А.Л. Воронцов // Кузнечно-штамповочное производство. – 2011. – № 5. – С. 12–20.

3. Бондарь, В.С. Многократный пластический изгиб листа из металла, обладающего эффектом Баушингера [Текст] / В.С. Бондарь, А.Д. Матвеев, Данин // Кузнечно-штамповочное производство. – 1989. – № 8. – С. 19–21.

4. Матвеев, А.Д. Работа перетяжного порога вытяжных штампов [Текст] / А.Д. Матвеев, В.В. Кладников, И.Ю. Ананченко, В.А. Халдинов, В.А. Гуров // Кузнечно-штамповочное производство. – 1989. – № 8. – С. 16–19.

5. Огородников, В.А. Деформируемость и разрушение металлов при пластическом формоизменении [Текст]: учеб. пособие / В.А. Огородников. – К.: УМК ВО, 1989. – 152 с.

6. Бакхауз, Г. Анизотропное упрочнение. Теория в сопоставлении с экспериментом [Текст] / Г. Бакхауз // Механика твердого тела, 1976. – № 6. – С. 120–129.

7. Шапиевская, В.А. Экспериментальные методы определения параметров эффекта Баушингера [Текст] / В.А. Шапиевская // Кузнечно-штамповочное производство. – 2011. – № 1. – С. 3–6.

8. Воронцов, А.Л. К вопросу о контактном трении, кривых упрочнения и эффекте Баушингера [Текст] / А.Л. Воронцов // Кузнечно-штамповочное производство. – 2011. – № 4. – С. 38–42.

9. Уитмер, В. Большие динамические деформации балок, колец, пластин, оболочек [Текст] / В. Уитмер // Ракетная техника и космонавтика. – М.: Ил., 1963. – № 8. – С. 111–123.

© Н.Н. Мороз, В.В. Драгобецкий, А.А. Черныш М.М. Мороз, к.т.н., доц., В.В. Драгобецький, д.т.н., проф., А.А. Черниш, ст. викл.

Кременчуцький національний університет ім. Михайла Остроградського

ВРАХУВАННЯ ЕФЕКТУ БАУШИНГЕРА

ПРИ МОДЕЛЮВАННІ ПРОЦЕСУ СКЛАДНОГО ВИТЯГУВАННЯ

Розглянута фізична суть трансляційної анізотропії листових заготовок,що деформуються, пов’язаної з ефектом Баушингера.
Наведено аналіз теорій пластичності ізотропного матеріалу з анізотропним зміцненням. Отримані залежності для визначення згинаючих моментів з врахуванням трансляційного зміцнення при згинанні в порівнянні більшого радіусу, радіусу нейтрального шару, повздовжньої сили і радіусу нейтрального шару при згинанні з розтягуванням. Розроблена числова математична модель, що враховує трансляційну анізотропію. Приведено аналіз результатів розрахунку автокузовних деталей.

Ключові слова: анізотропія, ефект Баушингера, складне витягування, напруження.

Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво). – Вип. 2 (37). – 2013. – ПолтНТУ N.N. Moroz, Ph.D., Associate Professor, V.V. Dragobetskiy, Doctor of Technical Sciences, Professor, А.А. Chernish, Senior Lecturer Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University

ACCOUNT EFFECT OF BAUSHINGER AT MODELING PROCESS

OF COMPLEX DRAWING

The physical essence of transmitting anisotropy of deformable sheet billets connected with the effect of Baushinger is considered. The analysis of the theories of plasticity of isotropic material with anisotropic hardening is given. The dependences for determining bending moments are received taking into account transmitting hardening at bending on a rather large radius, a radius of a neutral layer, longitudinal force and radius of a neutral layer at bending with tensile ductility. The mathematical model of the drawing process of items with complex configuration which is taken into account transmit anisotropy is developed. The analysis of the results of calculation of lorry sheet billets.

Key words: anisotropy, effect of Baushinger, complex extend, pressure.

УДК 621.78 И.В. Коваленко, к.т.н., доц.

Украинская инженерно-педагогическая академия, г. Харьков

МОДЕЛЬ НАГРЕВА ДЕТАЛИ ПРИ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОМ

ИЗМЕНЕНИИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В МАТЕРИАЛЕ

На основании уравнений нестационарного теплового поля соединения предложена модель нагрева детали при экспоненциальном изменении тепловыделения в материале.

Ключевые слова: разборка, индукционный нагрев, теплопроводность, температура, скорость нагрева.

Постановка проблемы. Показателем качества процесса разборки изделий является полнота разъединения и сохранение свойств, входящих в изделие деталей: полное отделение охватываемой детали, отсутствие деформаций и рисок на посадочных поверхностях деталей, сохранение физико-механических свойств материала.

Следовательно, в процессах разборки необходим текущий контроль температуры охватывающей детали, контроль длительности теплового воздействия и послеоперационный контроль качества полученных элементов (компонентов) [1–3].

Цель данной статьи — разработка модели нагрева детали при экспоненциальном изменении тепловыделения в материале.

Изложение основного материала. Рассмотрим процесс индукционного нагрева охватывающих деталей соединений, характеризуемых как: а) тонкостенные цилиндры (кольца), имеющие толщину стенки менее глубины проникновения электромагнитного поля в металл ; б) толстостенные цилиндры, имеющие толщину стенки более 2 и (DН – DВ) 2.

Эти группы элементов, в силу незначительного отличия в геометрических размерах слоев на наружном и внутреннем диаметрах, могут, с учетом осевой симметрии теплового поля, рассматриваться как стержни в прямоугольной системе координат [4, 5].

Уравнение теплового поля в этом случае примет вид 2T P ( x) T a 2 0 (1) c x




Похожие работы:

«Договор поставка г. Москва Общество с ограниченной ответственностью "ГЕНКЕЙ-телеком", именуемое в дальнейшем "Поставщик", в лице генерального директора Сотского Сергея Вячеславовича, действующего на основании Устава, с...»

«ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ КОЛЕСА И БАНДАЖИ KLW I ЖелезнодороЖные колеса и бандаЖи KLW KLW — колесный бренд международной трубноПродукция под брендом KLW соответствует всем колесной компании ИНТЕР...»

«НауЛинукс Школа 5 Краткое руководство по установке и использованию Copyright c 2009–2012 ОАО ЛИНУКС ИНК. Данное руководство может свободно использоваться и распространяться на условиях, оговоренных в GNU Free Document...»

«Программа добровольного индивидуального страхования жизни и здоровья для клиентов салонов "Евросеть" №1 Программа добровольного индивидуального страхования жизни и здоровья для клиентов салонов "Евросеть" №1 (далее Программа страхования) разработана в соответствии с законода...»

«А К А Д Е М И Я НАУК С С С Р СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ БУРЯТСКИЙ ФИЛИАЛ ИНСТИТУТ ОБЩЕСТВЕННЫХ НАУК ВАСУБАНДХУ АБХИДХАРМАКОША Близкий к тексту перевод у с тибетского на русский язык Jb. В. СемичоваА предисловие, введение, редакция перевода, сверка и подг...»

«Финское качество с 1956 года Каталог продукции Ода каменке Misa Каменка Misa подарит вам жар и лучший в любом состязании пар. С Мisa из Леми душевный настрой и в серые будни, и в выходной. MISA Oy Пунапортинкату 15 54710 ЛЕМИ Финляндия Тел. + 358 (0) 207 109390 e-mail: misa@misa.fi www.misa.fi Официальн...»

«TomTom START Руководство пользователя 16.1 Содержание Спасибо, что выбрали TomTom! 6 Что нового 7 Новое в этой версии Видео TomTom Начать 9 Установка в машине Выбор места установки навигатора Включение и выключение Настройка Прием GPS Отправк...»

«АПОСТОЛ, 166 ЗАЧАЛО (КОММ. НА 1 КОР. 16:13-24) 13 НЕДЕЛИ 16:13-24 ЦЕРКОВНОСЛАВЯНСКИЙ ТЕКСТ (16:13-24) СИНОДАЛЬНЫЙ ПЕРЕВОД ИОАНН ЗЛАТОУСТ (Стихи 16:13-18) (Стихи 16:19-24) (Обличающий пусть не гневается и обличаемый пусть не огорчается) (Вспомни с ужа...»

«Читать Запиши предложения по правилам писменной речи бурундук лапки на животе слож( ы)л и ш( ы)шку шелуш( ы)т ответ Запиши предложения по правилам писменной речи бурундук лапки на животе слож( ы)л и ш( ы)шку шелуш( ы)т ответ Запиши предложения по правилам писме...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П.КОРОЛЕВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)" А. В. Гаврилов Технологии сетевого программирован...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.