Оценка повреждаемости заготовок

 

Для оценки деформируемости и прогнозирования разрушения заготовок в процессах обработки давлением получила развитие феноменологическая теория разрушения, использование которой основано на полученных опытным путем диаграммах пластичности и информации о напряженно-деформированном состоянии в процессах обработки металлов давлением.

Оценку деформируемости заготовок, а также расчет предельных технологических параметров проводят с помощью деформационных критериев, в основу которых положены ограничения, накладываемые на деформации. При этом для процессов, сопровождающихся монотонным, но сложным деформированием, в качестве меры повреждений принимают обычно некоторую скалярную характеристику.

Если влиянием истории деформирования пренебречь, то можно использовать критерий Смирнова-Аляева:

 

 

Либо, нормируя на единицу, получим меру повреждений y:

 

(2.20)

 

где - предельная деформация в момент появления первых трещин, обнаруживаемых визуально;

h - показатель напряженного состояния:

 

s - среднее нормальное напряжение;

s_i – интенсивность напряжений.

y - использованный ресурс пластичности, который при деформировании без разрушения меньше единицы.

Для учета влияния истории деформирования и использования соотношения (2.20) для простого нагружения, примем за меру повреждений y выражение:

 

,

где - степень деформации к рассматриваемому моменту;

- предельная деформация, определяемая по диаграмме пластичности.

Предельная деформация по диаграммам пластичности соответствующих материалов[4, 22, 23].

Добавление в конечно-элементную модель критерия деформируемости позволило проводить контроль на разрушение заготовки во время моделирования технологической операции радиального обжатия, а также прогнозировать состояние готового изделия.

Взаимодействие заготовки с инструментом

 

Основным предположением, определяющим понятие границы инструмента, является то, что материал заготовки не может проникать сквозь нее. Возможны два варианта контакта заготовки и инструмента: 1) инструмент неподвижен относительно заготовки, 2) инструмент перемещается относительно заготовки. В связи с этим рассматривается и два варианта формулировки граничных условий, которые будут определять ход решения задачи.

Для определения находится ли заготовка в контакте с инструментом, проводится проверка положения всех узлов относительно границы. Если узел не достигает границы, он считается свободным. Если узел оказался точно на границе контакта, то ему запрещено дальнейшее перемещение перпендикулярно этой границе. В том случае, если узловая сила давления заготовки на инструмент становится отрицательной, то узел считается свободным, и с него снимаются все ограничения. Если узел оказался за границей (в теле) инструмента, то он перемещается на неё в направлении движения инструмента. Затем на этот узел накладываются ограничения, аналогичные предыдущему. Узлы, которые в процессе деформации покидают поверхность инструмента, переходят в разряд свободных, то есть с них снимаются все ограничения на перемещения.

В случае подвижной границы фиксирование и освобождение узлов происходит, аналогично варианту с неподвижной границей. Для подвижной границы выполняется цикл, определяющий на каждом шаге ее положение. При этом узлы, находящиеся на границе на предыдущем шаге, получают перемещение по одной координате, соответствующее перемещению границы. Вторая координата узла определяется путем решения линейной системы уравнений. При этом если в результате вычисления узел оказался вне границы, итерационную процедуру повторяют до тех пор, пока предыдущее и последующее положение узла не совпадут с заданной степенью точности. Это положение будет соответствовать положению узлов на границе (рисунок 2.5).

 

Рисунок 2.5 Процедура уточнения положения узла при смещении его инструментом.

Трение

 

Сила трения в узле определяется силой нормального давления инструмента на заготовку в соответствии с законом Кулона (рисунок 2.6.):

 

где P^N – проекция узловой силы на нормаль к границе инструмента,

f_TP – коэффициент трения скольжения.

 

Рисунок 2.3 Контакт конечного элемента заготовки с инструментом.

 

Действует ограничение на сдвиг узла в обратном направлении под действием завышенной силы трения F^TP:

 

 

где P^t – сила скольжения узла заготовки по инструменту.

При пластическом течении напряжение на элементах, контактирующих с внешними телами (матрица или пуансон), не должно превышать предел текучести при сдвиге. Это условие реализуется при решении системы линейных уравнений. Причем учитывается текущий предел текучести на шаге.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: