KIETIO KŪNO MECHANIKA<3 2008

© 2008 V.N. A. L. Kukudžanovas Levitinas

SKAIČIUS ELASTIKOPLASTIKŲ MEDŽIAGŲ PJOVIMO PROCESŲ MODELIAVIMAS TRIMAČIAME TEISINIU

Šiame darbe buvo panaudotas baigtinių elementų metodas, siekiant imituoti nestabilų elastinės-viskoplastinės plokštės (ruošinio) pjovimo procesą su absoliučiai standžia freza, judančia pastovus greitis V0 esant skirtingiems frezos briaunos polinkiams a (1 pav.). Modeliavimas atliktas remiantis susietu termomechaniniu elastinės-klampios-koplastinės medžiagos modeliu. Pateiktas adiabatinio pjovimo proceso ir režimo palyginimas, atsižvelgiant į ruošinio medžiagos šilumos laidumą. Atliktas parametrinis pjovimo proceso tyrimas keičiant ruošinio ir pjovimo įrankio geometriją, pjovimo greitį ir gylį bei apdirbamos medžiagos savybes. Ruošinio storio dydis buvo keičiamas z ašies kryptimi Įtempių būsena pasikeitė iš plokštumos įtempių būsenos H = H / L< 1 (тонкая пластина) до плоскодеформируе-мого H >1 (plati plokštė), kur H yra storis, L yra ruošinio ilgis. Problema buvo išspręsta judančiame adaptyviajame Lagrandžio-Eulerio tinklelyje baigtinių elementų metodu su skaidymu ir naudojant lygčių eksplicitines-implicitines integravimo schemas. Parodyta, kad skaitinis problemos modeliavimas trimatėje formulėje leidžia ištirti pjovimo procesus formuojant ištisines drožles, taip pat suardant drožles į atskiras dalis. Šio reiškinio mechanizmas stačiakampio pjovimo atveju (a = 0) gali būti paaiškintas terminiu minkštėjimu, kai susidaro adiabatinės šlyties juostos, nenaudojant pažeidimo modelių. Pjaunant aštresne freza (kampas a didelis), būtina naudoti susietą terminio ir struktūrinio minkštinimo modelį. Jėgos, veikiančios frezą, priklausomybės gaunamos esant skirtingiems geometriniams ir fizikiniams uždavinio parametrams. Parodyta, kad galimi kvazimonotoniniai ir svyruojantys režimai bei pateikiamas jų fizinis paaiškinimas.

1. Įvadas. Pjovimo procesai atlieka svarbų vaidmenį apdorojant sunkiai deformuojamas medžiagas tekinant ir frezavimo staklės... Apdirbimas yra pagrindinė kainą formuojanti operacija gaminant sudėtingas profilio dalis iš sunkiai deformuojamų medžiagų, tokių kaip titano-aliuminio ir molibdeno lydiniai. Jas pjaunant susidaro drožlės, kurios gali suskilti į atskiras gabalėlius (drožles), dėl to pjaunamos medžiagos paviršius tampa netolygus ir pjaustytuvas labai netolygiai spaudžiamas. Eksperimentiškai nustatyti apdirbamos medžiagos temperatūros ir įtempių ir deformacijų būsenų parametrus pjaunant dideliu greičiu yra itin sunku. Alternatyva yra skaitmeninis proceso modeliavimas, leidžiantis paaiškinti pagrindines proceso ypatybes ir detaliai ištirti pjovimo mechanizmą. Norint efektyviai pjauti, būtinas esminis drožlių susidarymo ir skilimo supratimas. Matemati-

Mechaniniam pjovimo proceso modeliavimui reikia atsižvelgti į dideles deformacijas, deformacijų greitį ir įkaitimą dėl plastinių deformacijų išsisklaidymo, dėl ko medžiaga termiškai suminkštėja ir sunaikinama.

Tikslus šių procesų sprendimas dar nėra rastas, nors tyrimai buvo atliekami nuo XX amžiaus vidurio. Pirmieji darbai buvo pagrįsti paprasčiausia standžiojo plastiko skaičiavimo schema. Tačiau rezultatai, gauti remiantis standžiąja plastine analize, negalėjo patenkinti nei medžiagų tvarkytojų, nei teoretikų, nes šis modelis nepateikė atsakymų į pateiktus klausimus. Literatūroje nėra šios problemos sprendimo erdvinėje aplinkoje, atsižvelgiant į netiesinį lustų susidarymo, sunaikinimo ir suskaidymo poveikį termomechaninio medžiagos minkštinimo metu.

Per pastaruosius kelerius metus skaitmeninio modeliavimo dėka buvo gauti tam tikri poslinkiai tiriant šiuos procesus. Atlikti pjovimo kampo įtakos drožlių susidarymui ir ardymui tyrimai, terminiai mechaninės savybės dalys ir pjaustytuvas, naikinimo mechanizmas. Tačiau daugumoje darbų pjovimo procesas buvo svarstomas su dideliais apribojimais: buvo priimta dvimatė problemos formuluotė (plokštumos deformacija); į poveikį nebuvo atsižvelgta Pradinis etapas netvirtas pjoviklį veikiančios jėgos procesas; Buvo manoma, kad sunaikinimas įvyks per iš anksto nustatytą sąsają. Visi šie apribojimai neleido iki galo ištirti pjovimo, o kai kuriais atvejais lėmė paties proceso mechanizmo nesupratimą.

Be to, eksperimentiniai tyrimai rodo Pastaraisiais metais, adresu dideliu greičiu deformacija e> 105-106 s-1, daugelis medžiagų turi anomalią temperatūros priklausomybę, susijusią su dislokacijų judėjimo mechanizmo pertvarkymu. Termofluktuacijos mechanizmas pakeičiamas fononiniu pasipriešinimo mechanizmu, dėl to medžiagos varžos priklausomybė nuo temperatūros tampa tiesiog priešinga: kylant temperatūrai didėja medžiagos kietėjimas. Toks poveikis gali būti labai varginantis pjaunant dideliu greičiu. Iki šiol šios problemos literatūroje visiškai nenagrinėtos. Norint modeliuoti greitą procesą, reikia sukurti modelius, kuriuose būtų atsižvelgta į sudėtingas medžiagų viskoplastinio elgesio priklausomybes ir, visų pirma, į pažeidimus ir sunaikinimą, susidarius įtrūkimams ir dalelių bei deformuojamų medžiagų gabalėlių skilimui. . Kad būtų atsižvelgta į visus išvardintus

8 Rigid Body Mechanics, Nr.3

Tačiau reikalingi ne tik sudėtingi termofiziniai modeliai, bet ir šiuolaikiniai skaičiavimo metodai, leidžiantys apskaičiuoti dideles deformacijas, kurios neleidžia riboti tinklelio iškraipymo ir atsižvelgia į medžiagos sunaikinimą ir nenuoseklumo atsiradimą. Svarstomos užduotys reikalauja didžiulio skaičiavimo. Būtina sukurti greitaeigius algoritmus tamprumo-viskoplastinėms lygtims su vidiniais kintamaisiais spręsti.

2. Problemos pareiškimas. 2.1. Geometrija. Priimama trimatė problemos formuluotė. Fig. 1 parodytas plotas ir ribinės sąlygos pjovimo plokštumoje. Plokštumai statmena kryptimi ruošinio galutinis storis I = H / L (b yra ruošinio ilgis), kuris kinta plačiame diapazone. Erdvinis nustatymas leidžia ruošinio medžiagai laisvai judėti iš pjovimo plokštumos ir sklandžiau išeiti iš drožlių, o tai suteikia palankesnes pjovimo sąlygas.

2.2 Pagrindinės lygtys. Visą susietą termoelastoviskoplastiškumo lygčių sistemą sudaro impulso išsaugojimo lygtis

ryi / dr =; (2.1)

Huko dėsnis su temperatūros įtempiais

dO; / dr = k1 - ey - «M) (2.2) šilumos srauto lygtis dd

pCe d- = K 0, .. - (3 X + 2t) a0 ° e „■ + ko; p (2,3)

kur Ce yra šiluminė talpa, K yra šilumos laidumo koeficientas, o k yra Queeny-Taylor koeficientas, kuriame atsižvelgiama į medžiagos įkaitimą dėl plastiko sklaidos.

Taip pat turime susijusį plastiko srauto įstatymą

ep = Xj ^ / yo; (2.4)

ir plastiškumo sąlygos

Л, ЕЫ, X ;, 9) = Oy (] ЕЫ, X ;, 0)< 0 (2.5)

kur A] - įtempio tenzoriaus invariantai, E; - plastinės deformacijos tenzorius. Vidinių kintamųjų evoliucinės lygtys turi formą

dX / dr = nAk, Xk, 9) (2,6)

2.3 Medžiagos modelis. Straipsnyje naudojamas Mises tipo termoelastinis-viskoplastinis modelis – plastiškumo modelis su takumo riba multiplikacinės priklausomybės forma (2.7), įskaitant deformaciją ir viskoplastinį sukietėjimą bei terminį minkštėjimą:

oy (ep, ¿*, 9) = [a + b (ep) "]

kur oy yra takumo riba, ep1 yra plastinių deformacijų intensyvumas, 0 yra santykinė temperatūra, susijusi su lydymosi tašku 0m: "0<0*

(0 - 0 *) / (0t - 0 *), 0 *<0<0т

Laikoma, kad detalės medžiaga yra vienalytė. Skaičiavimuose naudota gana minkšta medžiaga A12024-T3 (tamprios konstantos: E = 73 GPa, V = 0,33; plastikas: A = 369 MPa, B = 684 MPa, n = 0,73, e0 = 5,77 ■ 10-4, C = 0,0083, t = 1,7, 9 * = 300 K, 9t = 775 K, s = 0,9) ir standesni 42CgMo4 (E = 202 GPa, V = 0,3, A = 612 MPa, B = 436 MPa, n = 0. , e0 = 5,77 ■ 10-4, C = 0,008, t = 1,46, 9 * = 300 K, 9m = 600 K, s = 0,9). Atliktas adiabatinio pjovimo proceso palyginimas su pilnos termomechaninės problemos sprendimu.

2.4. Sunaikinimas. Medžiagos lūžių modelis yra pagrįstas Mainchen-Sack nuolatiniu metodu, paremtu lūžių zonų modeliavimu pagal atskiras daleles. Kritinė vertė laikoma lūžio kriterijumi

plastinių deformacijų intensyvumas ep:

ep = [dx + d2exp (d311 / 12)] [1 + d41n (ep / d0)] (1 + d59) (2,8)

kur yra th. - medžiagos konstantos, nustatytos iš eksperimento.

Jei Lagranžo ląstelėje lūžio kriterijus tenkinamas, tada ryšiai tarp mazgų tokiose ląstelėse atsipalaiduoja ir įtempimai arba atsipalaiduoja iki nulio, arba pasipriešinimas išlaikomas tik suspaudimo atžvilgiu. Lagrango mazgų masės sunaikinimo metu paverčiamos nepriklausomomis dalelėmis, neša masę, impulsą ir energiją, juda kaip standi visuma ir nesąveikauja su netrikdomomis dalelėmis. Išsamią šių algoritmų apžvalgą žr. Šiame darbe lūžis nustatomas pagal plastinės deformacijos kritinio intensyvumo ep pasiekimą, o lūžio paviršius iš anksto nenurodytas. Aukščiau pateiktuose skaičiavimuose

e p = 1,0, pjaustytuvo greitis buvo lygus 2 m / s ir 20 m / s.

2.5. Lygčių integravimo metodas. Integruoti redukuotą susietą termoplastiškumo lygčių (2.1) - (2.8) sistemą, patartina taikyti darbe sukurtą skaidymo metodą. Elastoplastinių lygčių padalijimo schema susideda iš viso proceso padalijimo į prognozę – termoelastinį procesą,

kur ep = 0 ir visi operatoriai, susiję su plastine deformacija, išnyksta, o korektorius, kurio bendras deformacijos greitis yra e = 0. Prognozavimo stadijoje sistema (2.1) - (2.6) atsižvelgiant į kintamuosius, žymimus tilde forma

pdb / dr = a]

d aA = «- a§« 9) pCeu9 / dr = K.9c - (3X + 2c) a90eu

Norėdami toliau skaityti straipsnį, turite įsigyti visą tekstą. Straipsniai siunčiami formatu

V. K. Astaševas A. V. Razinkinas – 2008 m

"MECHANIKA UDC: 539.3 A.N. Šipačiovas, S.A. „Zelepugin“ SKAIČIUS SVARSČIŲ STAČIŲJŲ PROCESŲ MODELIAVIMAS ... "

TOMSK VALSTYBINIO UNIVERSITETO BIULETENIS

2009 m. Matematika ir mechanika № 2 (6)

MECHANIKA

A.N. Šipačiovas, S.A. Zelepuginas

SKAIČIUS PROCESŲ MODELIAVIMAS

DIDELI GREIČIO STAČIAUSI METALŲ PJOVYMAS1

Greitojo statmenojo metalų pjovimo baigtinių elementų metodu procesai skaitmeniniu būdu tiriami naudojant elastoplastinį terpės modelį pjovimo greičio diapazone nuo 1 iki 200 m/s. Šlyties deformacijų savitosios energijos ribinė vertė buvo naudojama kaip lustų atskyrimo kriterijus. Atskleidžiama papildomo kriterijaus lustų formavimui panaudojimo būtinybė, kaip ir siūloma ribinė vertė specifinis mikropažeidimo tūris.

Raktažodžiai: greitasis pjovimas, skaitmeninis modeliavimas, baigtinių elementų metodas.

Fiziniu požiūriu medžiagų pjovimo procesas yra intensyvios plastinės deformacijos ir sunaikinimo procesas, lydimas drožlių trinties į priekinį pjaustytuvo paviršių ir galinio įrankio paviršiaus trintį su pjovimo paviršiumi. esant dideliam slėgiui ir slydimo greičiui. Šiame procese sunaudojama mechaninė energija paverčiama šilumine energija, kuri savo ruožtu turi didelę įtaką pjaunamo sluoksnio deformacijos dėsningumams, pjovimo jėgoms, dilimui ir įrankio tarnavimo laikui.

Šiuolaikinės mechaninės inžinerijos gaminiams būdingas itin tvirtų ir sunkiai apdirbamų medžiagų naudojimas, smarkiai išaugę reikalavimai gaminių tikslumui ir kokybei bei reikšminga pjovimo būdu gaunamų staklių dalių konstrukcinių formų komplikacija. Todėl apdirbimo procesas reikalauja nuolatinio tobulinimo. Šiuo metu viena iš perspektyviausių tokio tobulinimo sričių yra didelės spartos apdorojimas.

Mokslinėje literatūroje itin nepakankamai pateikiami teoriniai ir eksperimentiniai medžiagų greitojo pjovimo procesų tyrimai. Yra keletas eksperimentinių ir teorinių tyrimų apie temperatūros poveikį medžiagos stiprumo charakteristikoms greitojo pjovimo procese pavyzdžių. Teoriškai pjovimo medžiagų problema buvo labiausiai išplėtota kuriant daugybę stačiakampio pjovimo analitinių modelių. Tačiau problemos sudėtingumas ir poreikis išsamiau atsižvelgti į medžiagų savybes, šiluminį ir inercinį poveikį lėmė 08-99059), Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija pagal AVTsP. Aukštojo mokslo mokslinio potencialo plėtra“ (projektas 2.1.1 / 5993).

110 A.N. Šipačiovas, S.A. Zelepugin naudojant skaitmeninius metodus, iš kurių baigtinių elementų metodas yra plačiausiai naudojamas nagrinėjamos problemos atžvilgiu.

– & nbsp– & nbsp–

Jis apskaičiuojamas naudojant Mie - Grüneisen tipo būsenos lygtį, kurioje koeficientai parenkami pagal Hugoniot smūgio adiabato konstantas a ir b.

Konstituciniai ryšiai sujungia įtempių deviatoriaus ir deformacijų greičio tenzoriaus komponentus ir naudoja Jaumanno išvestinę. Plastiko srautui apibūdinti naudojama von Mises sąlyga. Atsižvelgiama į terpės stiprumo charakteristikų (šlyties modulio G ir dinaminio takumo įtempio) priklausomybę nuo temperatūros ir medžiagos pažeidimo lygio.

Skiedrų atskyrimo nuo ruošinio procesas buvo modeliuojamas taikant apskaičiuotų ruošinio elementų sunaikinimo kriterijų, naudojant metodą, panašų į simuliacija erozinio tipo medžiagos sunaikinimas. Kaip lūžio kriterijus buvo panaudota šlyties deformacijų savitosios energijos ribinė vertė Esh – drožlių atskyrimo kriterijus.

Dabartinė šios energijos vertė apskaičiuojama pagal formulę:

D Esh = Sij ij (5) dt Šlyties deformacijų savitosios energijos kritinė vertė priklauso nuo sąveikos sąlygų ir pateikiama pagal funkciją pradinis greitis smūgis:

c Esh = pelenai + bsh 0, (6) c kur pelenai, bsh yra medžiagos konstantos. Kai Esh Esh yra skaičiavimo langelyje, ši ląstelė laikoma sunaikinta ir pašalinama iš tolesnio skaičiavimo, o gretimų langelių parametrai koreguojami atsižvelgiant į išsaugojimo dėsnius. Korekcija susideda iš sunaikinto elemento masės pašalinimo iš mazgų, kurie priklausė šiam elementui, masių. Jei šiuo atveju bet kurio apskaičiuoto mazgo masė tampa lygi nuliui, tada šis mazgas laikomas sunaikintu ir taip pat pašalinamas iš tolesnio skaičiavimo.

Skaičiavimo rezultatai Skaičiavimai atlikti pjovimo greičiams nuo 1 iki 200 m/s. Įrankio darbinės dalies matmenys: viršutinio krašto ilgis 1,25 mm, šoninis 3,5 mm, priekinis kampas 6 °, galinis kampas 6 °. Apdorojama plieno plokštė buvo 5 mm storio, 50 mm ilgio ir 1 mm pjovimo gylio. Apdorojamo ruošinio medžiaga St3 plienas, įrankio darbinės dalies medžiaga – tanki boro nitrido modifikacija.

Buvo naudojamos šios ruošinio medžiagos konstantų reikšmės: 0 = 7850 kg / m3, a = 4400 m / s, b = 1,55, G0 = 79 GPa, 0 = 1,01 GPa, V1 = 9,2 · 10 –6 m3 / kg, V2 = 5,7 · 10–7 m3 / kg, Kf = 0,54 m · s / kg, Pk = –1,5 GPa, pelenai = 7 · 104 J / kg, bsh = 1,6 103 m / s. Įrankio darbinės dalies medžiaga apibūdinama konstantomis 0 = 3400 kg / m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, 0 = 0, G0 = 330 GPa, kur K1, K2, K3 yra konstantos būsenos lygties Mie – Gruneisen forma.

Skutimosi formavimosi proceso, kai pjoviklis juda 10 m/s greičiu, skaičiavimo rezultatai parodyti fig. 1. Iš skaičiavimų matyti, kad pjovimo procesą lydi didelė apdirbamo ruošinio plastinė deformacija šalia pjovimo antgalio, o tai, susidarius drožlėms, stipriai iškraipo pradinę konstrukcijos formą. elementai, esantys išilgai pjovimo linijos. Šiame darbe naudojami linijiniai trikampiai elementai, kuriuos naudojant skaičiavimuose reikia nedidelio laiko žingsnio, užtikrina skaičiavimo stabilumą su reikšminga jų deformacija,

– & nbsp– & nbsp–

Ryžiai. 1. Pjovimo įrankio drožlių, ruošinio ir darbinės dalies forma 1,9 ms (a) ir 3,8 ms (b) laiko momentais, kai freza juda 10 m/s greičiu Skaitmeninis aukšto modeliavimas - stačiakampio pjovimo procesų greitis 113, kol bus įvykdytas atskyrimo kriterijus. Kai pjovimo greitis yra 10 m/s ir mažesnis, pavyzdyje atsiranda sritys, kuriose laiku neveikia drožlių atskyrimo kriterijus (1 pav., a), o tai rodo, kad reikia taikyti arba papildomą kriterijų, arba pakeisti naudotą. kriterijų su nauju.

Be to, apie būtinybę koreguoti drožlių formavimo kriterijų rodo drožlių paviršiaus forma.

Fig. 2 parodytas temperatūros (K) ir šlyties deformacijų savitosios energijos (kJ/kg) laukai esant 25 m/s pjovimo greičiui 1,4 ms laiko momentu nuo pjovimo pradžios. Skaičiavimai rodo, kad temperatūros laukas yra beveik identiškas specifiniam šlyties deformacijų energijos laukui, o tai rodo, kad 1520 m.

– & nbsp– & nbsp–

Ryžiai. 3. Mikropažeidimų specifinio tūrio laukai (cm3 / g) laiko momentu 1,4 ms, kai freza juda 25 m/s greičiu Didelės spartos stačiakampių pjovimo procesų skaitmeninis modeliavimas 115 Išvada Didelio greičio pjovimo procesai. greitis statmenas metalų pjovimas baigtinių elementų metodu yra skaitiniu būdu tiriamas elastoplastinio modelio aplinkose pjovimo greičių diapazone nuo 1 iki 200 m/s.

Remiantis apskaičiuotais rezultatais, nustatyta, kad šlyties deformacijų ir temperatūrų savitosios energijos lygio linijų pasiskirstymo pobūdis esant itin dideliam pjovimo greičiui yra toks pat, kaip ir esant 1 m/s pjovimo greičiui, o kokybiniai režimo skirtumai gali atsirasti dėl ruošinio medžiagos tirpimo, kuris vyksta tik siaurame sluoksnyje, besiliečiančiame su įrankiu, taip pat dėl ​​įrankio darbinės dalies medžiagos stiprumo savybių pablogėjimo.

Atskleidžiamas proceso parametras – specifinis mikropažeidimų tūris, – kurio ribinė vertė gali būti naudojama kaip papildomas arba nepriklausomas lustų susidarymo kriterijus.

LITERATŪRA

1. Petrušinas S.I. Optimalus pjovimo įrankių darbinės dalies dizainas // Tomsk: Izd-vo Tom. Politechnikos universitetas, 2008.195 p.

2. Sutter G., Ranc N. Temperatūros laukai lustoje dideliu greičiu stačiakampio pjovimo metu. Eksperimentinis tyrimas // Int. J. Staklės ir gamyba. 2007. Nr. 47. P. 1507-1517.

3. Miguelez H., Zaera R., Rusinek A., Moufki A. ir Molinari A. Skaitmeninis ortogoninio pjovimo modeliavimas: pjovimo sąlygų ir atskyrimo kriterijaus įtaka // J. Phys. 2006. V. IV. Nr. 134.

4. Hortig C., Svendsen B. Skiedrų susidarymo modeliavimas pjaunant dideliu greičiu // J. Medžiagų apdorojimo technologija. 2007. Nr. 186. P. 66 - 76.

5. Campbell C.E., Bendersky L.A., Boettinger W.J., Ivester R. AlT651 lustų ir ruošinių, pagamintų greituoju apdirbimu, mikrostruktūrinė charakteristika // Medžiagų mokslas ir inžinerija A. 2006. Nr. 430. P. 15 - 26.

6. Zelepuginas S.A., Konjajevas A.A., Sidorovas V.N. ir kt.. Eksperimentinis ir teorinis dalelių grupės susidūrimo su kosminių transporto priemonių apsaugos elementais tyrimas // Kosminiai tyrimai. 2008. T. 46. Nr. 6. P. 559 - 570.

7. Zelepugin S.A., Zelepugin A.S. Kliūčių sunaikinimo modeliavimas dideliu greičiu susidūrus su kūnų grupei // Cheminė fizika. 2008. T. 27. Nr. 3. P. 71 - 76.

8. Ivanova O.V., Zelepugin S.A. Mišinio komponentų jungties deformacijos būklė smūginės bangos tankinimo metu // Vestnik TSU. Matematika ir mechanika. 2009. Nr.1 ​​(5).

9. Kanel G.I., Razorenovas S.V., Utkin A.V., Fortovas V.E. Medžiagų mechaninių savybių, veikiančių smūginės bangos apkrova, tyrimas // Izvestiya RAN. MTT. 1999. Nr. 5. S. 173 - 188.

10. Zelepugin S.A., Shpakov S.S. Dviejų sluoksnių barjerinio boro karbido ir titano lydinio sunaikinimas veikiant dideliu greičiu // Izv. universitetai. Fizika. 2008. Nr.8/2. S. 166–173.

11. Gorelskis V.A., Zelepuginas S.A. Baigtinių elementų metodo taikymas stačiakampio metalų pjovimo STM įrankiu tyrimui, atsižvelgiant į lūžio ir temperatūros poveikį // Itin kietos medžiagos. 1995. Nr. 5. S. 33 - 38.

INFORMACIJA APIE AUTORIUS:

SHIPACHEV Aleksandras Nikolajevičius - Tomsko fizikos ir technologijos fakulteto magistrantūros studentas Valstijos universitetas... El. paštas: alex18023@mail.ru ZELEPUGIN Sergejus Aleksejevičius - fizikos ir matematikos mokslų daktaras, Tomsko valstybinio universiteto Fizikos ir technologijos fakulteto Kietosios mechanikos katedros profesorius, Tomsko mokslo centro Struktūrinės makrokinetikos katedros vyresnysis mokslo darbuotojas Rusijos mokslų akademijos Sibiro filialas. El. paštas: szel@dsm.tsc.ru, szel@yandex.ru Straipsnis priimtas spausdinti 2009 m. gegužės 19 d.

Panašūs darbai:

„APT Legal Briefing Series Series Nacionalinės žmogaus teisių institucijos, atliekančios nacionalinių prevencinių mechanizmų vaidmenį: galimybės ir iššūkiai 2013 m. gruodžio mėn. Įvadas JT konvencijos prieš kankinimą fakultatyvinis protokolas (OPCAT) sukuria kankinimų prevencijos sistemą, pagrįstą asmens lankymusi įkalinimo vietose. tarptautinei institucijai pakomitečiu, o nacionalinėms organizacijoms – nacionaliniais prevenciniais mechanizmais. Valstybės turi teisę suteikti vieną ar daugiau esamų ar ...

„Akademinė taryba: sausio 30 d. posėdžio rezultatai Sausio 30 d. Sankt Peterburgo valstybinio universiteto akademinės tarybos posėdyje Sankt Peterburgo universitetui įteiktas medalis, 2011 m. valstybės paramos jaunimui konkurso nugalėtojų pažymėjimai. Rusijos mokslininkai-mokslų kandidatai, Sankt Peterburgo valstybinio universiteto garbės profesoriaus vardas, Sankt Peterburgo valstybinio universiteto apdovanojimai už mokslinius darbus, akademinių vardų suteikimas, katedrų vedėjų rinkimai ir mokslo ir pedagogų darbuotojų konkursas. . Mokslo darbo prorektorius Nikolajus Skvorcovas padarė ... “

"vienas. Bendrosios nuostatos Siekiant atpažinti ir remti talentingus jaunuosius mokslininkus, skatinti jaunųjų mokslininkų profesinį augimą, skatinti jaunųjų Rusijos mokslų akademijos, kitų institucijų, Rusijos organizacijų, Rusijos aukštųjų mokyklų studentų kūrybinę veiklą mokslo srityje. tyrimų, Rusijos mokslų akademija kasmet skiria 19 medalių už geriausią mokslinį darbą su premijomis po 50 000 rublių Rusijos mokslų akademijos, kitų institucijų, Rusijos organizacijų jauniesiems mokslininkams ir 19 medalių ... “

ŽMOGAUS TEISĖS RASINĖS DISKRIMINACIJAS PANAIKINIMO KOMITETAS Faktų suvestinė Nr. 12 Pasaulinė kampanija už žmogaus teises Žmogaus teisių faktų lapų serija yra paskelbta Jungtinių Tautų biuro Ženevoje žmogaus teisių centro. Jame atsispindi kai kurie žmogaus teisių klausimai, kurie yra nagrinėjami arba ypač domina. Žmogaus teisių faktų suvestinės yra skirtos kuo platesnei auditorijai; jos tikslas yra skatinti...“

„3 paskaita RINKOS IR VYRIAUSYBĖS REGLAMENTAVIMAS Valstybė yra vienintelė tokio pobūdžio organizacija, užsiimanti tvarkingu smurtu dideliu mastu. Murray Rothbard7 Visada pasisakiau už subalansuotą požiūrį į valstybės vaidmenį, pripažindamas tiek rinkos mechanizmo, tiek valstybės apribojimus ir nesėkmes, bet visada darydamas prielaidą, kad jie dirba kartu, partnerystėje. Josephas Stiglitzas8 Pagrindiniai klausimai: 3.1. Rinkos fiasko arba nesėkmės ir valstybės poreikis...

2016 www.svetainė – „Nemokama elektroninė biblioteka – Moksliniai leidiniai“

Šioje svetainėje esanti medžiaga yra paskelbta peržiūrai, visos teisės priklauso jų autoriams.
Jei nesutinkate, kad jūsų medžiaga būtų patalpinta šioje svetainėje, parašykite mums, mes ją ištrinsime per 1-2 darbo dienas.

Įvadas

1 skyrius. Bendra tampriosios-plastinės deformacijos problemos formuluotė 25

1.1. Procesų kinematika 25

1.2. Elastoplastinės baigtinės deformacijos procesų konstituciniai ryšiai 32

1.3. Galutinės elastoplastinės deformacijos problemos formulavimas 38

1.4. Atskyrimo proceso nustatymas 42

2 skyrius. Galutinių formavimo procesų skaitmeninis modeliavimas 44

2.1. Skaitinė 44 uždavinio formuluotė

2.2. 50 skyros integravimo metodas

2.3. Tamprumo-plastiškumo ribinių verčių uždavinių sprendimo algoritmai 51

2.4. Matematinio modelio įgyvendinimo teisingumo tikrinimas 54

2.5. Modelio elgsenos esant mažoms deformacijoms analizė 57

2.6. Medžiagos baigtinių elementų atskyrimo proceso modeliavimas 58

2.7. Modelio, skirto standžiam pleištui įterpti į pusiau begalinį elastinį-plastikinį korpusą, konstravimas 60

2.8. Pjovimo modelio trinties apskaitos mechanizmas 62

3 skyrius. Pjovimo proceso matematinis modeliavimas . 65

3.1. Nemokamas pjovimo procesas 65

3.2. Veiksniai, turintys įtakos lustų susidarymo procesui 68

3.3. Modeliavimo ribinės sąlygos 70

3.4. Pjovimo proceso baigtinių elementų įgyvendinimas 74

3.5. Modeliuojant pastovų pjovimą 75

3.6. Iteracinis procesas 77 veiksme

3.7. Skaičiavimo žingsnio pasirinkimo pagrindimas ir baigtinių elementų skaičius 80

3.8. Eksperimentiškai rastų ir apskaičiuotų pjovimo jėgų verčių palyginimas 83

Bibliografija

Įvadas į darbą

metalo sunaikinimas tokiomis ekstremaliomis sąlygomis, kurių paprastai nėra nei medžiagų bandymuose, nei kituose technologiniuose procesuose. Pjovimo procesas gali būti tiriamas idealizuotais fiziniais modeliais, naudojant matematinę analizę. Prieš pradedant fizinių pjovimo proceso modelių analizę, patartina susipažinti su šiuolaikinėmis idėjomis apie metalų sandarą ir jų plastinio tekėjimo bei naikinimo mechanizmą.

Paprasčiausias pjovimo raštas yra stačiakampis (stačiakampis) pjovimas, kai pjovimo briauna statmena pjovimo greičio vektoriui ir įstrižai, kai tam tikras pjovimo pasvirimo kampas

kraštas aš.

Ryžiai. 1. (a) Stačiakampio pjovimo diagrama (b) Įstrižo pjovimo diagrama.

Lustų formavimo pobūdis nagrinėjamais atvejais yra maždaug toks pat. Įvairūs autoriai lustų formavimo procesą skirsto į 4 ir 3 tipus. Išskirkite tris pagrindinius lustų formavimo tipus, parodytus fig. 2: a) su pertrūkiais, įskaitant periodinį lustų atskyrimą mažų segmentų pavidalu; b) nenutrūkstamas drožlių formavimas; c) nuolatinis, kai ant instrumento susidaro sankaupos.

Įvadas

Pagal kitą koncepciją, dar 1870 metais I.A.Time pasiūlė klasifikuoti drožlių, susidarančių pjaunant įvairias medžiagas, tipus. Pagal I.A.Time klasifikaciją, pjaunant konstrukcines medžiagas bet kokiomis sąlygomis, susidaro keturių tipų drožlės: elementinės, sąnarinės, drenažo ir lūžimo. Elementinės, sąnarinės ir drenažo drožlės vadinamos šlyties drožlėmis, nes jų susidarymas yra susijęs su šlyties įtempiais. Suskilusios drožlės kartais vadinamos atskilusiomis drožlėmis, nes jų susidarymas siejamas su tempimo įtempiais. Visų išvardintų lustų tipų išvaizda parodyta fig. 3.

Ryžiai. 3. Drožlių rūšys pagal Timo klasifikaciją.

3a paveiksle parodytas elementarių lustų susidarymas, susidedantis iš atskirų maždaug vienodos formos „elementų“, nesusijusių arba silpnai tarpusavyje sujungtų. Siena tp, atskiriant suformuotą drožlių elementą nuo nupjauto sluoksnio, vadinamas skaldos paviršiumi.

Įvadas8

Fiziškai tai yra paviršius, ant kurio pjovimo metu periodiškai sunaikinamas nupjautas sluoksnis.

36 paveikslas - sąnarinių drožlių susidarymas. Jis nėra padalintas į atskiras dalis. Skaldos paviršius yra tik kontūras, tačiau jis neprasiskverbia į drožles per visą storį. Todėl drožlės susideda tarsi iš atskirų jungčių, nepažeidžiant jų tarpusavio ryšio.

Sv paveiksle - drenažo lustų susidarymas. Pagrindinis bruožas yra jo tęstinumas (tęstinumas). Jei drenažo drožlių kelyje nėra kliūčių, tada ji nusiima kaip ištisinė juosta, susisukanti į plokščią arba spiralę, kol dalis drožlių nutrūksta nuo savo svorio. 1 drožlių paviršius, esantis greta priekinio įrankio paviršiaus, vadinamas kontaktiniu paviršiumi. Jis yra gana lygus ir, esant dideliam pjovimo greičiui, yra poliruojamas dėl trinties į įrankio priekį. Priešingas jo paviršius 2 vadinamas lustų laisvuoju paviršiumi (puse). Jis padengtas mažais įdubimais ir atrodo aksomiškai esant dideliam pjovimo greičiui. Skiedros liečiasi su priekiniu įrankio paviršiumi kontaktinėje srityje, kurios plotis žymimas C, o ilgis lygus darbiniam pagrindinio peilio ilgiui. Priklausomai nuo apdirbamos medžiagos tipo ir savybių bei pjovimo greičio, kontaktinio ploto plotis yra 1,5 - 6 kartus didesnis nei pjaunamo sluoksnio storis.

Zd paveiksle parodytas lūžių drožlių susidarymas, susidedantis iš atskirų, nesusijusių įvairių formų ir dydžių gabalėlių. Lūžių drožlių susidarymą lydi smulkios metalo dulkės. Naikinimo paviršius TP gali būti po pjovimo paviršiumi, dėl ko pastarasis pasidengia iš jo išlaužtų drožlių gabalėlių pėdsakais.

Įvadas 9

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, lustų tipas labai priklauso nuo apdorojamos medžiagos tipo ir mechaninių savybių. Pjaunant plastikines medžiagas, galima susidaryti pirmųjų trijų tipų drožles: elementinę, sąnarinę ir drenažinę. Padidėjus apdorojamos medžiagos kietumui ir stiprumui, nutekėjimo lustai virsta sąnarinėmis, o vėliau elementinėmis. Apdorojant trapias medžiagas susidaro arba elementinės drožlės, arba, rečiau, lūžimo drožlės. Didėjant medžiagos, pvz., ketaus, kietumui, elementinės drožlės virsta lūžimo drožlėmis.

Iš geometrinių įrankio parametrų drožlės tipui labiausiai įtakoja pagrindinio ašmenų nuolydžio kampas ir pasvirimo kampas. Apdorojant plastikines medžiagas, šių kampų poveikis iš esmės yra toks pat: jiems didėjant, elementarios drožlės patenka į sąnarį, o po to į kanalizaciją. Pjaunant trapias medžiagas dideliais grėblio kampais, gali susidaryti lūžių drožlės, kurios, mažėjant grėblio kampui, tampa elementarios. Didėjant pagrindinės ašmenų pasvirimo kampui, lustai pamažu virsta elementariomis drožlėmis.

Skiedrų tipui įtakos turi padavimas (pjovimo sluoksnio storis) ir pjovimo greitis. Pjovimo gylis (pjaunamo sluoksnio plotis) praktiškai neturi įtakos drožlių tipui. Padidėjęs padavimas (pjaunamo sluoksnio storis), pjaunant plastikines medžiagas, nuosekliai pereina nuo drenažo drožlių prie sąnarinių ir elementinių drožlių. Pjaunant trapias medžiagas, padidėjus pašarams, elementinės drožlės virsta lūžimo drožlėmis.

Sunkiausias poveikis drožlių tipui yra pjovimo greitis. Pjaunant daugumą anglinio ir legiruotojo konstrukcinio plieno, jei neįtrauksime pjovimo greičio zoną, kuriai esant

Įvadas 10

augimas, didėjant pjovimo greičiui, elemento drožlės tampa sąnarinės ir tada nuteka. Tačiau apdorojant kai kuriuos karščiui atsparius plienus ir lydinius, titano lydinius, padidinus pjovimo greitį, nutekėjimo lustai, priešingai, paverčiami elementariomis drožlėmis. Fizinė šio reiškinio priežastis dar nėra iki galo išaiškinta. Pjovimo greičio padidėjimas apdorojant trapias medžiagas lydi lūžusių drožlių perėjimą į elementines drožles, mažėjant atskirų elementų dydžiui ir sustiprėjus ryšiui tarp jų.

Esant gamyboje naudojamų įrankių geometriniams parametrams ir pjovimo režimams, pagrindinės drožlių rūšys pjaunant plastikines medžiagas dažniau yra drenažo drožlės ir rečiau siūlių drožlės. Elementų drožlės yra pagrindinė drožlių rūšis pjaunant trapias medžiagas. Elementarių drožlių susidarymas pjaunant plastiškas ir trapias medžiagas nebuvo pakankamai ištirtas. Priežastis – tiek didelių elastoplastinių deformacijų, tiek medžiagų atskyrimo proceso matematinio aprašymo sudėtingumas.

Pjaustuvo forma ir tipas gamyboje pirmiausia priklauso nuo panaudojimo srities: tekinimo, karuselės, besisukančių, obliavimo ir pjovimo staklių, automatinių ir pusiau automatinių tekinimo staklių ir specialių staklių. Šiuolaikinėje mechaninėje inžinerijoje naudojami pjaustytuvai skirstomi pagal konstrukciją (kietieji, sudėtiniai, surenkamieji, laikikliai, reguliuojami), pagal apdirbimo tipą (perpjovimas, įpjovimas, išpjovimas, gręžimas, formos, sriegiuotas), apdirbimo pobūdį (šiurkštus). , apdaila, smulkiam tekėjimui), montuojant detalės atžvilgiu (radialinė, tangentinė, dešinė, kairė), pagal strypo sekcijos formą (stačiakampė, kvadratinė, apvali), pagal medžiagą

Įvadas

statinės dalys (iš greitapjovio plieno, iš kietojo lydinio, iš keramikos, iš itin kietų medžiagų), atsižvelgiant į drožlių smulkinimo įtaisų buvimą.

Santykinė darbinės dalies ir korpuso padėtis skirtingų tipų pjaustytuvams yra skirtinga: tekinimo įrankiams pjaustytuvo galas paprastai yra viršutinės korpuso plokštumos lygyje, obliavimo staklėse - atramos lygyje. korpuso plokštuma, gręžimo antgalių su apvaliu korpusu, išilgai korpuso ašies arba žemiau jos. Pjovimo zonoje esančių pjovimo įrankių korpusas yra šiek tiek aukštesnis – kad padidėtų stiprumas ir standumas.

Daugelis pjaustytuvų apskritai ir atskirų jų konstrukcinių elementų yra standartizuoti. Įrankių laikiklių konstrukcijoms ir sujungimo matmenims suvienodinti buvo pritaikyta tokia strypų sekcijų eilė, mm: kvadratas, kurio kraštinė a = 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 mm; stačiakampis 16x10; 20x12; 20x16; 25x16; 25x20; 32x20; 21x25; 40x25; 40x32; 50x32; 50x40; 63x50 (kraštinių santykis H: B = 1,6 naudojamas pusiau apdailai ir apdailai, o H: B = 1,25 grublėtam).

Visos Rusijos gaminių klasifikatorius numato 8 pjaustytuvų pogrupius, kuriuose yra 39 tipai. Apie 60 standartų ir specifikacijų paskelbta apie pjaustytuvų konstrukciją. Be to, standartizuota 150 standartinių dydžių greitaeigių plieninių plokščių, skirtų visų tipų pjaustytuvams, apie 500 standartinių dydžių kietojo lydinio lituotų plokščių, 32 rūšių daugialypių neataugančių plokščių (virš 130 standartinių dydžių). Paprasčiausiais atvejais pjaustytuvas modeliuojamas kaip absoliučiai standus pleištas, neatsižvelgiant į daugelį geometrinių parametrų.

Pagrindiniai pjaustytuvo geometriniai parametrai, atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta pirmiau.

Nugaros kampo užduotis a- sumažinti galinio paviršiaus trintį ant ruošinio ir užtikrinti netrukdomą frezos judėjimą apdirbamu paviršiumi.

Įvadas12

Atstumo kampo įtaka pjovimo sąlygoms atsiranda dėl to, kad normalioji pjovimo paviršiaus elastingumo atsistatymo jėga ir trinties jėga veikia pjovimo briauną iš ruošinio šono.

Padidėjus prošvaisos kampui, galandimo kampas mažėja ir dėl to mažėja ašmenų stiprumas, padidėja apdirbamo paviršiaus šiurkštumas, pablogėja šilumos perdavimas pjaustytuvo korpusui.

Sumažėjus prošvaisos kampui, padidėja trintis į apdirbtą paviršių, dėl to didėja pjovimo jėgos, didėja frezos susidėvėjimas, padidėja šilumos išsiskyrimas kontakte, nors pagerėja šilumos perdavimo sąlygos, storis. plastiškai deformuojamo sluoksnio ant apdirbamo paviršiaus padidėja. Esant tokioms prieštaringoms sąlygoms, turėtų būti optimalus prošvaisa kampas, priklausantis nuo apdirbamos medžiagos fizinių ir mechaninių savybių, pjovimo ašmenų medžiagos ir pjaunamo sluoksnio parametrų.

Informacijos knygose pateikiamos vidutinės optimalių kampų verčių vertės, a patvirtino pramoninių bandymų rezultatai. Rekomenduojamos pjaustytuvų galinių kampų vertės pateiktos 1 lentelėje.

Įvadas13

Grėblio kampo paskyrimas Turi- sumažinti nupjauto sluoksnio deformaciją ir palengvinti drožlių nutekėjimą.

Pasvirimo kampo įtaka pjovimo sąlygoms: kampo padidėjimas adresu palengvina pjovimo procesą sumažindama pjovimo jėgas. Tačiau tokiu atveju sumažėja pjovimo pleišto stiprumas ir pablogėja šilumos perdavimas pjaustytuvo korpusui. Sumažinti kampą Turi padidina pjaustytuvų įrankio tarnavimo laiką, įskaitant matmenis.

Ryžiai. 6. Priekinio smilkinio paviršiaus forma: a - plokščia su nuožulna; b - išlenktas su nuožulna

Pasvirimo kampo vertei ir priekinio paviršiaus formai didelę įtaką turi ne tik apdirbamos medžiagos fizinės ir mechaninės savybės, bet ir įrankio medžiagos savybės. Naudojamos priekinio paviršiaus plokščios ir lenktos (su nuožulnomis arba be jų) formos (1.16 pav.).

Plokščias priekinis paviršius naudojamas visų tipų įrankių medžiagų pjaustytuvams, o sutvirtinantis nuožulas yra pagaląstas ties ašmenimis.

kampu UV-^ ~ 5 - už HSS kirtiklius ir Turif = -5 ..- 25. karbido pjaustytuvams, visų tipų keramikai ir sintetinėms itin kietoms medžiagoms.

Darbui sunkiomis sąlygomis (pjovimas smūgiuojant, nelygiu išmetimu, apdirbant kietą ir grūdintą plieną), naudojant kietas ir trapias pjovimo medžiagas (mineralinę keramiką, ypač kietas sintetines medžiagas, kietus lydinius su mažu kobalto kiekiu), pjaustytuvus gali

Įvadas

Grėblys plokščiu grėblio paviršiumi, be nusklembimo su neigiamu grėblio kampu.

Frezos, pagamintos iš greitapjovio plieno ir kietų lydinių plokščiu priekiniu paviršiumi be nusklembimo su ^ = 8..15, naudojamos trapioms medžiagoms, kurios suteikia lūžimo drožlių (ketaus, bronzos), apdirbti. Esant nedideliam pjūvio storiui, palyginamam su pjovimo briaunos apvalinimo spinduliu, poslinkio kampo reikšmė pjovimo procesui praktiškai neturi įtakos, nes nupjauto sluoksnio deformaciją ir pavertimą drožlėmis atlieka suapvalintas spindulio kraštas. Šiuo atveju visų tipų įrankių medžiagų pakreipimo kampai paimami nuo 0 ... 5 0. Grėblio kampas turi didelę įtaką pjaustytuvų įrankio tarnavimo laikui.

Pagrindinio kampo priskyrimas plane - pakeisti pločio santykį B ir storas a pjauti pastoviu pjovimo gyliu t ir padavimas S.

Sumažinti kampą padidina pjaustytuvo galo stiprumą, pagerina šilumos išsklaidymą, padidina įrankio tarnavimo laiką, bet padidina pjovimo jėgas Pz ir, Radresu dideja

sukimasis ir trintis ant apdoroto paviršiaus sudaro sąlygas atsirasti vibracijai. Kai didėja traškučiai tampa storesni ir geriau lūžta.

Pjovėjų konstrukcijos, ypač su mechaniniu kietmetalinių įdėklų tvirtinimu, numato įvairias kampų vertes #>: 90, 75, 63, 60, 50, 45, 35, 30, 20, 10, todėl galite pasirinkti kampu kuri geriausiai atitinka jūsų konkrečias sąlygas.

Medžiagos atskyrimo procesas priklauso nuo pjaustytuvo formos. Atsižvelgiant į metalo atskyrimą pjovimo metu, galima tikėtis, kad šis procesas apima lūžį, atsirandantį ir įtrūkimų atsiradimą. Iš pradžių ši pjovimo proceso idėja buvo visuotinai priimta, tačiau vėliau buvo pareikštos abejonės dėl įtrūkimo prieš pjovimo įrankį.

Mallochas ir Ryuliks buvo vieni pirmųjų, kurie įvaldė drožlių susidarymo zonos mikrofotografiją ir pastebėjo įtrūkimus priešais pjaustytuvą, o Kik, remdamasis panašiais tyrimais, padarė priešingas išvadas. Pasitelkus sudėtingesnę mikrofotografavimo techniką, buvo parodyta, kad metalo pjovimas yra pagrįstas plastinio srauto procesu. Paprastai įprastomis sąlygomis pirmaujantis įtrūkimas nesusidaro, jis gali atsirasti tik tam tikromis sąlygomis.

Pagal plastines deformacijas, sklindančias toli prieš pjaustytuvą, nustatyta mikroskopu stebint drožlių susidarymo procesą esant labai mažam pjovimo greičiui. V- 0,002 m/min. Tai liudija ir metalografinio grūdelių deformacijos drožlių formavimosi zonoje tyrimo rezultatai (7 pav.). Pažymėtina, kad drožlių susidarymo proceso stebėjimas mikroskopu parodė plastinės deformacijos proceso nestabilumą drožlių susidarymo zonoje. Pradinė drožlių susidarymo zonos riba keičia savo padėtį dėl skirtingų apdirbamo metalo grūdelių kristalografinių plokštumų orientacijų. Skiedrų formavimosi zonos galinėje riboje stebima periodinė šlyties deformacijų koncentracija, dėl kurios plastinės deformacijos procesas periodiškai praranda stabilumą, o išorinė plastinės zonos riba gauna vietinius iškraipymus, o ant stulpelio susidaro būdingi dantys. išorinė lusto riba.

T^- \ : "G

Įvadas

Ryžiai. 7. Skiedrų susidarymo zonos kontūras, nustatytas tiriant laisvąjį pjovimą filmavimo pagalba.

Ryžiai. 8. Drožlių susidarymo zonos mikrografija pjaunant plieną mažu greičiu. Mikrografijoje parodytos pradinės ir galutinės lustų formavimo zonos ribos. (100 kartų padidinimas)

Taigi galima kalbėti tik apie vidutinę tikėtiną drožlių susidarymo zonos ribų padėtį ir vidutinį tikėtiną plastinių deformacijų pasiskirstymą drožlių susidarymo zonoje.

Tikslus plastinės zonos įtempių ir deformacijų būklės nustatymas plastikinės mechanikos metodu kelia didelių sunkumų. Plastinės srities ribos nėra nurodytos ir pačios turi būti nustatomos. Įtempių komponentai plastinėje srityje neproporcingai keičiasi vienas kitam, t.y. plastinės nukirpto sluoksnio deformacijos nesusijusios su paprastos apkrovos atveju.

Visi šiuolaikiniai pjovimo operacijų skaičiavimo metodai yra pagrįsti eksperimentiniais tyrimais. Išsamiausi eksperimentiniai metodai pateikti. Tiriant drožlių susidarymo procesą, deformacijos zonos dydį ir formą, naudojami įvairūs eksperimentiniai metodai. Pasak V.F. Bobrovo, pateikiama tokia klasifikacija:

Vizualinio stebėjimo metodas. Laisvai nupjauto bandinio pusė yra poliruojama arba ant jos uždedamas stambus kvadratinis tinklelis. Pjaunant mažu greičiu, atsižvelgiant į tinklelio iškraipymą, poliruoto bandinio paviršiaus sutepimą ir susiraukšlėjimą, galima spręsti apie deformacijos zonos dydį ir formą bei gauti išorinį vaizdą, kaip nupjautas sluoksnis po to.

Įvadas17

virsta drožlėmis. Metodas tinka pjauti labai mažu greičiu, neviršijančiu 0,2 - 0,3 m/min, ir suteikia tik kokybinį vaizdą apie drožlių susidarymo procesą.

Didelės spartos filmavimo būdas. Jis duoda gerų rezultatų fotografuojant apie 10 000 kadrų per sekundę dažniu ir leidžia išsiaiškinti drožlių formavimo proceso ypatumus esant praktiškai naudojamam pjovimo greičiui.

Skirstymo tinklelio metodas. Jis pagrįstas tikslios kvadratinės skiriamosios grotelės, kurių akių dydis yra 0,05–0,15 mm, pritaikymu. Skiriamoji tinklelis dengiamas įvairiais būdais: valcuojant spausdinimo dažais, ėsdinant, purškiant vakuume, šilkografija, braižymo būdu ir kt. Tiksliausias ir paprasčiausias būdas – braižymas deimantine įduba ant PMTZ įrenginio mikrokietumui matuoti arba ant universalus mikroskopas. Norint gauti neiškraipytą deformacijos zoną, atitinkančią tam tikrą drožlių susidarymo etapą, naudojami specialūs įtaisai „akimirksniam“ pjovimo proceso užbaigimui, kai pjaustytuvas iš po drožlių pašalinamas stipria spyruokle arba parako užtaiso sprogimo energija. Ant gautos lusto šaknies, naudojant instrumentinį mikroskopą, išmatuojami dėl deformacijos iškreiptų dalijimosi tinklelio ląstelių matmenys. Naudojant matematinės plastiškumo teorijos aparatą, pagal iškraipyto skirstymo tinklelio dydį galima nustatyti deformuotos būsenos tipą, deformacijos zonos dydį ir formą, deformacijos intensyvumą skirtinguose deformacijos zonos taškuose, ir kiti parametrai, kiekybiškai apibūdinantys lustų susidarymo procesą.

Metalografinis metodas. Drožlių šaknis, gauta naudojant „akimirksniu“ pjovimo nutraukimo prietaisą, išpjaunama, jos šoninė pusė kruopščiai nupoliruojama ir išgraviruota atitinkamu reagentu. Gauta drožlių šaknies mikropjūvis tiriamas mikroskopu, padidinant 25-200 kartų arba daroma mikrografija. Struktūros pakeitimas

Įvadas

drožlės ir deformacijos zonos lyginant su nedeformuotos medžiagos struktūra, deformacijos faktūros kryptis leidžia nustatyti deformacijos zonos ribas ir spręsti apie joje vykstančius deformacijos procesus.

Mikrokietumo matavimo metodas. Kadangi tarp plastinės deformacijos laipsnio ir deformuotos medžiagos kietumo yra nedviprasmiškas ryšys, drožlės šaknies mikrokietumo matavimas leidžia netiesiogiai suprasti deformacijos intensyvumą skirtinguose deformacijos zonos tūriuose. Tam naudojant PMT-3 įrenginį įvairiuose drožlės šaknies taškuose išmatuojamas mikrokietumas ir statomos izosklearos (pastovaus kietumo linijos), kuriomis galima nustatyti šlyties įtempių dydį deformacijos zonoje. .

poliarizacijos optinis metodas, arba fotoelastingumo metodas pagrįstas tuo, kad skaidrūs izotropiniai kūnai, veikiami išorinių jėgų, tampa anizotropiniais, o žiūrint poliarizuotoje šviesoje, interferencinis modelis leidžia nustatyti veikiančių įtempių dydį ir ženklą. Poliarizacinis-optinis įtempių deformacijos zonoje nustatymo metodas yra ribotas dėl toliau nurodytų priežasčių. Pjovimui naudojamos skaidrios medžiagos turi visiškai kitokias fizines ir mechanines savybes nei techniniai metalai – plienas ir ketus. Metodas pateikia tikslias normaliųjų ir tangentinių įtempių vertes tik tampriojoje srityje. Todėl naudojant poliarizacijos-optinį metodą galima gauti tik kokybinį ir apytikslį įtempių pasiskirstymo deformacijos zonoje vaizdą.

Mechaniniai ir radiografiniai metodai naudojamas paviršinio sluoksnio, esančio po apdorotu paviršiumi, būklei tirti. N. N. Davidenkovo ​​sukurtas mechaninis metodas naudojamas pirmojo tipo įtempiams, kurie yra subalansuoti kūno srityje, kuri yra didesnė už kristalo grūdelio dydį, nustatyti. Metodas toks su

Įvadas 19

Iš apdorotos detalės išpjauto mėginio paviršiaus paeiliui pašalinami labai ploni medžiagos sluoksniai, o bandinio deformacija matuojama naudojant deformacijos matuoklius. Bandinio matmenų keitimas lemia tai, kad veikiamas liekamųjų įtempių jis išsibalansuoja ir deformuojasi. Pagal išmatuotas deformacijas galima spręsti apie liekamųjų įtempių dydį ir ženklą.

Remiantis tuo, kas išdėstyta, galima daryti išvadą, kad eksperimentiniai metodai yra sudėtingi ir riboti tiriant procesus ir modelius pjovimo procesuose dėl jų brangumo, didelių matavimo paklaidų ir matuojamų parametrų trūkumo.

Reikia rašyti matematinius modelius, galinčius pakeisti eksperimentinius tyrimus metalo pjovimo srityje, o eksperimentinę bazę naudoti tik matematinio modelio patvirtinimo stadijoje. Šiuo metu pjovimo jėgoms apskaičiuoti naudojama daugybė metodų, nepatvirtintų eksperimentais, bet gautų iš jų.

Darbe buvo atlikta žinomų formulių, skirtų jėgoms ir pjovimo temperatūroms nustatyti, analizė, pagal kurią buvo gautos pirmosios formulės empirinių priklausomybių laipsnių forma apskaičiuojant pagrindinius formos pjovimo jėgų komponentus:

p, = c P f p sy K P

kur trečiaG - koeficientas, kuriame atsižvelgiama į tam tikrų nuolatinių sąlygų poveikį stiprumui; *R- pjovimo gylis; $^,- išilginis padavimas; KAMR- apibendrintas pjovimo santykis; xyz- eksponentai.

Įvadas 20

Pagrindinis šios formulės trūkumas yra ryškaus fizinio ryšio su pjovimo metu žinomais matematiniais modeliais nebuvimas. Antrasis trūkumas yra didelis eksperimentinių koeficientų skaičius.

Apibendrinus eksperimentinius duomenis, buvo galima nustatyti, kad vidutinė liestinės linija veikia priekinį įrankio paviršių.

Įtampa qF = 0,285 ^, kur &Kam yra tikrasis ribinis tempiamasis stipris. Tuo remdamasis A.A. Rosenbergas gavo kitą pagrindinio pjovimo jėgos komponento apskaičiavimo formulę:

(90-y)"cos /

- їїdG + nuodėmė /

Pz= 0,28 SKab (2,05 tūksta-0,55)

2250 QK Qm5 (9Q - Y) "

kur B- nupjauto sluoksnio plotis.

Šios formulės trūkumas yra tas, kad kiekvienai konkrečiai

skaičiuojant jėgas, reikia nustatyti parametrus KAMa ir$ iki eksperimentiškai, o tai labai sunku. Daugelio eksperimentų duomenimis, buvo nustatyta, kad keičiant lenktą šlyties liniją tiesia linija, kampas Turi yra beveik 45, todėl formulė bus tokia:

d cos Turi

Pz = - "- r + sin ^

tg arccos

Remiantis eksperimentais, kriterijus negali būti taikomas kaip universalus, taikytinas bet kokioms įtempių būsenoms. Tačiau jis naudojamas kaip atskaitos taškas atliekant inžinerinius skaičiavimus.

Didžiausių šlyties įtempių kriterijus.Šį kriterijų Treska pasiūlė apibūdinti plastiškumo būklei, tačiau jis gali būti naudojamas ir kaip trapių medžiagų stiprumo kriterijus. Lūžis įvyksta esant didžiausiam šlyties įtempimui

r max = gir "x ~ b) pasiekia tam tikrą apibrėžtą vertę (kiekvienai medžiagai savo).

Aliuminio lydiniams šis kriterijus, lyginant eksperimentinius duomenis su skaičiuotiniais, davė priimtiną rezultatą. Dėl kitų medžiagų tokių duomenų nėra, todėl neįmanoma nei patvirtinti, nei paneigti šio kriterijaus taikymo.

Taip pat yra energijos kriterijai. Viena iš jų yra Huber-Mises-Genk hipotezė, pagal kurią destrukcija įvyksta / kai specifinė formos pasikeitimo energija pasiekia tam tikrą ribinę vertę.

Įvadas23

čenija. Šis kriterijus gavo patenkinamą eksperimentinį patvirtinimą įvairiems konstrukciniams metalams ir lydiniams. Šio kriterijaus taikymo sunkumas yra eksperimentinis ribinės vertės nustatymas.

Medžiagų, kurios nevienodai atsparios tempimui ir gniuždymui, stiprumo kriterijai apima Schleicherio, Balandino, Mirolyubovo, Yagn kriterijų. Trūkumai apima programos sudėtingumą ir prastą patvirtinimą eksperimentiniu patikrinimu.

Pažymėtina, kad nėra vienos naikinimo mechanizmų sampratos, kaip ir universalaus naikinimo kriterijaus, pagal kurį būtų galima vienareikšmiškai spręsti apie naikinimo procesą. Šiuo metu galima kalbėti apie gerą teorinį tik daug ypatingų atvejų išnagrinėjimą ir bandymus juos apibendrinti. Daugumos šiuolaikinių lūžių modelių praktinis pritaikymas inžineriniams skaičiavimams dar nepasiekiamas.

Aukščiau pateiktų atskyrimo teorijos aprašymo metodų analizė leidžia išskirti šiuos būdingus bruožus:

Esami lūžių procesų aprašymo požiūriai yra priimtini lūžio proceso pradžios stadijoje ir sprendžiant problemas pirmuoju aproksimavimu.

Proceso modelis turėtų būti pagrįstas pjovimo proceso fizikos aprašymu, o ne statistiniais eksperimentiniais duomenimis.

Vietoj tiesinės tamprumo teorijos ryšių reikia naudoti fiziškai netiesinius ryšius, atsižvelgiant į kūno formos ir tūrio pokyčius esant didelėms deformacijoms.

Eksperimentiniai metodai gali vienareikšmiškai pateikti informaciją

Įvadas

informacija apie medžiagos mechaninį elgesį tam tikrame temperatūros diapazone ir pjovimo proceso parametrus.

Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, pagrindinis darbo tikslas yra matematinio atskyrimo modelio sukūrimas, leidžiantis, remiantis universaliais konstituciniais ryšiais, atsižvelgti į visus proceso etapus nuo tamprios deformacijos stadijos iki drožlių ir ruošinio atskyrimo stadijos ir ištirti lustų pašalinimo proceso modelius.

Pirmame skyriuje Disertacijoje pateikiamas baigtinės deformacijos matematinis modelis, pagrindinės lūžių modelio hipotezės. Problema yra ortogoninis pjovimas.

Antrame skyriuje pagal pirmame skyriuje aprašytą teoriją sudaromas baigtinių elementų pjovimo proceso modelis. Pateikta trinties ir lūžio mechanizmų analizė baigtinių elementų modelio atžvilgiu. Atliekamas kompleksinis gautų algoritmų testavimas.

Trečiame skyriuje aprašyta drožlių pašalinimo iš mėginio technologinės problemos fizikinė ir matematinė formuluotė. Detaliai aprašytas proceso modeliavimo mechanizmas ir jo baigtinių elementų įgyvendinimas. Atliekama gautų duomenų lyginamoji analizė su eksperimentiniais tyrimais, daromos išvados dėl modelio pritaikomumo.

Apie pagrindines darbo nuostatas ir rezultatus pranešta visos Rusijos mokslinėje konferencijoje „Šiuolaikinės matematikos, mechanikos ir informatikos problemos“ (Tula, 2002), taip pat žiemos mokykloje apie kontinuuminę mechaniką (Permė, 2003), 2003 m. tarptautinė mokslinė konferencija „Šiuolaikinės matematikos, mechanikos ir informatikos problemos“ (Tula, 2003), mokslinėje-praktinėje konferencijoje „Rusijos centro jaunieji mokslininkai“ (Tula, 2003).

Elastoplastinės baigtinės deformacijos procesų konstituciniai ryšiai

Norint individualizuoti terpės taškus, pradinei t - О fiksuotai, vadinamajai, skaičiuojamai, konfigūracijai (KQ), savavališka koordinačių sistema 0, kurios pagalba kiekvienai dalelei priskiriamas skaičių tripletas (J, 2). ,3) "priskirtas" duotai dalelei ir nepakitęs per visą judėjimo laiką. Sistema 0, įvesta į atskaitos konfigūraciją, kartu su pagrindu = -r (/ = 1,2,3) vadinama fiksuota Lagranžo koordinačių sistema. Atkreipkite dėmesį, kad dalelių koordinates pradiniu laiko momentu atskaitos sistemoje galima pasirinkti kaip medžiagų koordinates. Pažymėtina, kad svarstant terpės, kurios savybės priklauso nuo deformacijos istorijos, deformacijos procesus, neatsižvelgiant į naudojamą medžiagą ar erdvinius kintamuosius, naudojamos dvi koordinačių sistemos – viena iš Lagranžo ir Eilerio.

Kaip žinia, įtempių atsiradimas organizme atsiranda dėl medžiagos pluoštų deformacijos, t.y. keičiasi jų ilgiai ir santykinė padėtis, todėl pagrindinė geometriškai netiesinėje deformacijų teorijoje sprendžiama problema yra terpės judėjimą suskirstyti į transliacinį ir „grynai deformaciją“ ir nurodyti jų apibūdinimo priemones. Pažymėtina, kad toks vaizdavimas nėra vienareikšmiškas ir galima nurodyti keletą terpės aprašymo požiūrių, kuriuose judėjimo skirstymas į vaizdinį „kvazi solidų“ ir santykinį „deformaciją“ vykdomas įvairiais būdais. Visų pirma, daugelyje kūrinių deformacinis judėjimas suprantamas kaip medžiagos dalelės kaimynystės judėjimas didingo Lagranžo pagrindo ek atžvilgiu; Kūriniuose judėjimas standaus pagrindo atžvilgiu laikomas deformaciniu judėjimu, kurio transliacinį judėjimą lemia pagrindines kairiojo ir dešiniojo iškraipymo matų ašis jungiantis sukimosi tenzorius. Šiame darbe medžiagos dalelės M (1.1 pav.) artumo judėjimo skirstymas į transliacinį ir deformuotą grindžiamas natūraliu greičio gradiento vaizdavimu simetriškų ir antisimetrinių dalių pavidalu. Šiuo atveju deformacijos greitis apibrėžiamas kaip dalelių judėjimo santykinis greitis, palyginti su standžiu stačiakampiu sūkurio pagrindo trikampiu, kurio sukimąsi nurodo sūkurio tenzorius Q. Pažymėtina, kad bendruoju atveju vidutinio judėjimo, pagrindinės tenzoriaus W ašys eina per skirtingus medžiagos pluoštus. Tačiau, kaip parodyta, paprastos ir beveik paprastos apkrovos procesams realiame deformacijų diapazone deformacijos judėjimo sūkurio pagrindu tyrimas atrodo labai patenkinamas. Tuo pačiu, kuriant ryšius, apibūdinančius galutinės terpės deformacijos procesą, matų pasirinkimas turi atitikti daugybę natūralių kriterijų: 1) deformacijos matas turi būti susietas su įtempių matu per elementarumo išraišką. dirbti. 2) materialaus elemento, kaip absoliučiai standaus kūno, sukimasis neturėtų lemti deformacijos matų ir jų laiko išvestinių pasikeitimų – medžiagos objektyvumo savybė. 3) diferencijuojant matus, turi būti išlaikyta simetrijos savybė ir sąlyga atskirti formos kitimo ir tūrio kitimo procesus. Pastarasis reikalavimas yra labai pageidautinas.

Kaip rodo analizė, pirmiau minėtų priemonių naudojimas galutinės deformacijos procesui apibūdinti, kaip taisyklė, lemia arba nepakankamą deformacijos aprašymo teisingumą, arba labai sudėtingą jų skaičiavimo procedūrą.

Trajektorijos kreivumui ir statumui nustatyti naudojami invariantai

tenzoriai W ", kurie yra n-osios deformacijos greičio nuokrypio eilės Jaumann dariniai, kaip parodyta in. Jas galima nustatyti pagal žinomą metrinio tenzoriaus ir jo komponentų išvestinių vertę tuo momentu. Todėl vertė kreivumo ir ir trečiieji funkcinio deformacijos mato H invariantai nepriklauso nuo metrinio pokyčio per visą intervalą pobūdžio. Bendrojo izotropijos postulato santykis formoje (1.21) yra atskaitos taškas. konkrečių galutinai deformuojamų kūnų modelių konstravimas ir jų eksperimentinis pagrindimas. pereinant prie siūlomų deformacijos ir apkrovos priemonių. Atkreipkite dėmesį, kad kadangi terpės deformacijos proceso tyrimo uždaviniuose, paprastai naudojamas greičio nustatymas. , tada visi ryšiai susiformuos skaliarinių ir tenzorinių parametrų, apibūdinančių terpės elgseną, kitimo greičiais. Šiuo atveju deformacijos ir apkrovos vektorių greičiai atitinka santykines, Jaumanno prasme, tenzorių ir deviatorių darinius.

Modelio konstravimas standaus pleišto įvedimui į pusiau begalinį elastinį-plastikinį korpusą

Šiuo metu nėra analitinių metodų problemoms, susijusioms su atskyrimo operacijomis, spręsti. Slydimo linijos metodas plačiai naudojamas atliekant tokias operacijas kaip pleišto įdėjimas ar drožlių pašalinimas. Tačiau šiuo metodu gauti sprendimai negali kokybiškai apibūdinti proceso eigos. Labiau priimtina naudoti skaitinius metodus, pagrįstus Lagrange ir Jourdain variaciniais principais. Esami apytiksliai ribinių verčių uždavinių sprendimo būdai deformuojamo kietojo kūno mechanikoje pakankamai išsamiai aprašyti monografijose.

Pagal pagrindinę FEM koncepciją visas deformuojamosios terpės tūris yra padalintas į baigtinį skaičių elementų, besiliečiančių vienas su kitu mazginiuose taškuose; kombinuotas šių elementų judėjimas imituoja deformuojamos terpės judėjimą. Tokiu atveju kiekvieno elemento ribose judėjimą apibūdinančių charakteristikų sistema aproksimuojama viena ar kita funkcijų sistema, nulemta pasirinkto elemento tipo. Šiuo atveju pagrindiniai nežinomieji yra elemento mazgų taškų poslinkiai.

Paprastojo elemento naudojimas labai supaprastina baigtinių elementų santykio (2.5) vaizdavimo sudarymo procedūrą, nes leidžia naudoti paprastesnes vieno taško integravimo per elemento tūrį operacijas. Tuo pačiu metu, kadangi pasirinktam aproksimavimui yra tenkinami užbaigtumo ir tęstinumo reikalavimai, reikiamas baigtinių elementų modelio tinkamumo laipsnis „nepertraukiamai sistemai“ – deformuojamajam kūnui pasiekiamas paprasčiausiai padidinus baigtinių elementų skaičių. atitinkamas jų dydžio sumažėjimas. Dideliam elementų kiekiui reikia daug atminties ir dar daugiau laiko atimančio šios informacijos apdorojimo, mažas skaičius nesuteikia kokybiško sprendimo. Optimalaus elementų skaičiaus nustatymas yra viena iš pagrindinių skaičiavimų užduočių.

Skirtingai nuo kitų naudojamų metodų, nuoseklaus įkėlimo metodas turi tam tikrą fizinę reikšmę, nes kiekviename žingsnyje sistemos atsakas į apkrovos prieaugį yra vertinamas taip pat, kaip ir realiame procese. Todėl šis metodas leidžia gauti daug daugiau informacijos apie kūno elgseną nei tik poslinkio dydis tam tikroje apkrovų sistemoje. Kadangi visas sprendinių rinkinys, atitinkantis skirtingas apkrovos dalis, gaunamas natūraliu būdu, atsiranda galimybė ištirti tarpines stabilumo būsenas ir, jei reikia, atlikti atitinkamus procedūros pakeitimus, siekiant nustatyti šakų taškus ir rasti galimą tęsinį. procesas.

Preliminarus algoritmo etapas yra tiriamos srities aproksimacija laiko momentu t = O baigtiniais elementais. Pradinį momentą atitinkančios srities konfigūracija laikoma žinoma, o korpusas gali būti „natūralios“ būsenos arba turėti išankstinį įtempimą, kurį sukelia, pavyzdžiui, ankstesnis apdorojimo veiksmas.

Be to, remiantis numanomu deformacijos proceso pobūdžiu, parenkamas konkrečios plastiškumo teorijos tipas (1.2 skyrius). Apdoroti bandomosios medžiagos mėginių vienaašio įtempimo eksperimentų duomenys sudaro specifinį konstitucinių ryšių tipą, naudojant pagal 1.2 punkto reikalavimus bet kurį iš labiausiai paplitusių eksperimentinės kreivės aproksimavimo metodų. Sprendžiant problemą, daroma prielaida, kad tam tikros rūšies plastiškumo teorija nekinta visam tiriamajam tūriui viso proceso metu. Pasirinkimo pagrįstumas įvertinamas vėliau pagal deformacijos trajektorijos kreivumą, apskaičiuotą būdingiausiuose kūno taškuose. Šis metodas buvo taikomas tiriant vamzdinių bandinių galutinės deformacijos technologinių procesų modelius paprastos arba jai artimos išorinės apkrovos režimais. Pagal pasirinktą žingsnis po žingsnio integravimo procedūrą visas įkrovimo intervalas parametro t atžvilgiu yra padalintas į keletą gana mažų etapų (žingsnių). Ateityje tipinio žingsnio problemos sprendimas konstruojamas pagal šį algoritmą. 1. Naujai nustatytai pagal ankstesnio regiono konfigūracijos žingsnio rezultatus apskaičiuojamos deformuotos šalies metrinės charakteristikos. Pirmajame etape srities konfigūracija sutampa su konfigūracija, nustatyta ties t = O. 2. Medžiagos elastoplastinės charakteristikos kiekvienam elementui nustatomos pagal įtempių ir deformacijų būseną, atitinkančią ankstesnio žingsnio pabaigą. 3. Susidaro lokali elemento standumo ir jėgų vektoriaus matrica. 4. Ant kontaktinių paviršių nustatomos kinematinės ribinės sąlygos. Savavališkai kontaktinio paviršiaus formai naudojama gerai žinoma perėjimo į vietinę koordinačių sistemą procedūra. 5. Sudaroma pasaulinė sistemos standumo matrica ir atitinkamas jėgos vektorius. 6. Išspręsta algebrinių lygčių sistema, nustatytas mazgų poslinkių greičių stulpelio vektorius. 7. Nustatomos momentinės įtempių-deformacijos būsenos charakteristikos, apskaičiuojami deformacijos greičio W tenzoriai, sūkurys C1, tūrio kitimo greitis 0, deformacijos trajektorijos kreivumas X 8. Apskaičiuojami deformacijos greičio laukai. integruojami įtempių ir deformacijų tenzoriai, nustatoma nauja srities konfigūracija. Nustatomas įtempių-deformacijų būsenos tipas, tamprios ir plastinės deformacijos zonos. 9. Nustatomas pasiektas išorinių jėgų lygis. 10. Stebimas pusiausvyros sąlygų įvykdymas, skaičiuojami liekanieji vektoriai. Kai schema įgyvendinama netobulinant iteracijų, perėjimas prie 1 punkto atliekamas nedelsiant.

Veiksniai, įtakojantys lustų susidarymo procesą

Skiedrų susidarymo procesas pjaunant metalus yra plastinė deformacija, su galimu nupjauto sluoksnio sunaikinimu, ko pasekoje nupjautas sluoksnis virsta drožlėmis. Skiedrų formavimo procesas iš esmės nulemia pjovimo procesą: pjovimo jėgos dydį, generuojamos šilumos kiekį, gaunamo paviršiaus tikslumą ir kokybę bei įrankio susidėvėjimą. Vieni veiksniai daro tiesioginę įtaką lustų susidarymo procesui, kiti netiesiogiai, per tuos veiksnius, kurie tiesiogiai veikia. Beveik visi veiksniai netiesiogiai įtakoja, ir tai sukelia visą grandinę tarpusavyje susijusių reiškinių.

Pagal tai stačiakampio pjovimo drožlių susidarymo procesui tiesiogiai įtakoja tik keturi veiksniai: veikimo kampas, įrankio pakreipimo kampas, pjovimo greitis ir medžiagos savybės. Visi kiti veiksniai turi įtakos netiesiogiai. Šioms priklausomybėms nustatyti buvo parinktas laisvo stačiakampio medžiagos pjovimo ant plokščio paviršiaus procesas, ruošinys padalinamas į dvi dalis pagal numatytą atskyrimo liniją GA, viršutinis sluoksnis yra būsimos drožlės, pašalinamo storio. sluoksnis yra apie, likusio ruošinio storis yra h. Taškas M yra maksimalus taškas, kuriuo pasiekiamas pjaustytuvo galas įstūmimo metu, pjoviklio einamas kelias yra S. Bandinio plotis yra baigtinis ir lygus b. Apsvarstykite pjovimo proceso modelį (3.1 pav.) Darant prielaidą, kad pradiniu laiko momentu mėginys yra nedeformuotas, vientisas, be įpjovimų. Ruošinys iš dviejų paviršių, sujungtų labai plonu sluoksniu AG, storis 8 .а, kur а – pašalintų drožlių storis. AG - numatoma skiriamoji linija (3.1 pav.). Kai pjoviklis juda, kontaktas vyksta išilgai dviejų pjovimo įrankio paviršių. Pradiniu laiko momentu sunaikinimas nevyksta – pjaustytuvo įsiskverbimas vyksta be sunaikinimo. Kaip pagrindinė medžiaga naudojama elastoplastinė izotropinė medžiaga. Atliekant skaičiavimus buvo atsižvelgta tiek į plastikines (medžiagos gebėjimas priimti dideles liekamas deformacijas nesugriuvus), tiek į trapias (medžiagos gebėjimas subyrėti be pastebimos plastinės deformacijos) medžiagas. Jis buvo pagrįstas mažo greičio pjovimo režimu, kai priekiniame paviršiuje nuosekliai išvengiama sąstingio. Kita ypatybė – maža šilumos generacija pjovimo metu, kuri neturi įtakos medžiagos fizinių savybių pokyčiui, taigi ir pjovimo procesui bei pjovimo jėgų vertei. Taigi atsiranda galimybė tiek skaičiais, tiek eksperimentiškai ištirti papildomais reiškiniais neapsunkintą arti smilkinio sluoksnio pjovimo procesą.

Pagal 2 skyrių baigtinių elementų pjovimo procesas, sprendžiant kvazistatinio pjovimo uždavinį, atliekamas laipsniškai apkraunant mėginį, pjovimo atveju - nedideliu pjaustytuvo poslinkiu bandinio kryptimi. Užduotis išspręsta kinematinis judesio nustatymas ant pjaustytuvo, nes pjovimo greitis žinomas, bet pjovimo jėga nežinoma ir yra dydis, kurį reikia nustatyti. Šiai problemai spręsti buvo sukurtas specializuotas programinis paketas Wind2D, galintis išspręsti tris uždavinius – pateikti gautų skaičiavimų pagrįstumą patvirtinančius rezultatus, apskaičiuoti testo uždavinius, pagrindžiančius sukonstruoto modelio pagrįstumą, turėti galimybę projektuoti ir išspręsti technologinę problemą.

Šioms problemoms spręsti buvo pasirinktas komplekso modulinės konstrukcijos modelis, apimantis bendrą apvalkalą, kaip vienijantį elementą, galintį valdyti įvairių modulių sujungimą. Vienintelis giliai integruotas modulis yra rezultatų vizualizacijos blokas. Likę moduliai skirstomi į dvi kategorijas: uždavinius ir matematinius modelius. Neleidžiamas matematinio modelio unikalumas. Originaliame dizaine yra trys iš jų, skirtų dviejų skirtingų tipų elementams. Kiekviena užduotis taip pat yra modulis, susietas su matematiniu modeliu su trimis procedūromis ir apvalkalu su vienu modulio iškvietimo procedūra, todėl naujo modulio integravimas sumažinamas iki keturių eilučių įrašymo į projektą ir perkompiliavimo. Diegimo įrankiu pasirinkta aukšto lygio kalba Borland Delphi 6.0, kurioje yra viskas, ko reikia užduočiai išspręsti per ribotą laiką. Kiekvienoje užduotyje galima naudoti arba automatiškai generuojamus baigtinių elementų tinklelius, arba naudoti specialiai paruoštus naudojant AnSYS 5.5.3 paketą ir išsaugotus tekstiniu formatu. Visas ribas galima suskirstyti į du tipus: dinamines (kai mazgai keičiasi nuo žingsnio iki žingsnio) ir statines (pastovūs viso skaičiavimo metu). Sunkiausios modeliuojant yra dinaminės ribos, jei atsekame atskyrimo mazgais procesą, tai pasiekus sunaikinimo kriterijų mazge, priklausančiame OL ribai, ryšys tarp elementų, kuriam priklauso šis mazgas, nutraukiamas dubliuojant. mazgas – pridedamas naujas skaičius elementams, esantiems žemiau skiriamosios linijos. Vienas mazgas priskiriamas J- ir, o kitas 1 із (3.10 pav.). Toliau nuo 1 ir mazgas eina į C, o antrasis į C. A n priskirtas mazgas iš karto arba po kelių žingsnių nukrenta ant frezos paviršiaus ir eina į C, kur jį galima atjungti dėl dviejų priežasčių: pasiekus atskyrimo kriterijų, arba pasiekus tašką B, jei užduočiai nurodytas lustų laužiklis. Be to, mazgas pereina į G9, jei mazgas priešais jį jau yra atskirtas.

Eksperimentiškai rastų ir apskaičiuotų pjovimo jėgų verčių palyginimas

Kaip minėta anksčiau, darbe buvo naudojamas žingsnis po žingsnio apkrovos metodas, kurio esmė yra padalinti visą pleišto judėjimo kelią į mažus vienodo ilgio segmentus. Skaičiavimų tikslumui ir greičiui padidinti vietoj itin mažų žingsnelių buvo naudojamas iteracinis žingsnio dydžio mažinimo metodas, reikalingas tiksliam kontakto problemos aprašymui naudojant baigtinių elementų metodą. Tikrinamos ir geometrinės mazgų sąlygos, ir baigtinių elementų deformacijos sąlygos.

Procesas pagrįstas visų kriterijų patikrinimu ir mažiausio žingsnio mažinimo koeficiento nustatymu, po kurio žingsnis perskaičiuojamas ir taip toliau, kol tampa K 0,99. Kai kurie kriterijai daugelyje užduočių gali būti nenaudojami, tada aprašomi visi kriterijai (EVIL pav.): 1. Draudimas medžiagai prasiskverbti į pjaustytuvo korpusą – pasiekiamas tikrinant visus mazgus iš i \ L 9 "! 12 priekinio pjovimo paviršiaus sankirtoje. Laikant poslinkį tiesiniu žingsnyje, randamas paviršiaus ir mazgo sąlyčio taškas ir nustatomas žingsnio dydžio mažėjimo koeficientas. Žingsnis perskaičiuojamas. 2. Nustatomi elementai, peržengę takumo ribą tam tikrame žingsnyje, nustatomas žingsnio mažinimo koeficientas, kad ribą „peržengtų“ tik keli elementai. Žingsnis perskaičiuojamas. 3. Nustatyti mazgai iš tam tikros srities, priklausančios GA skiriamajai linijai, kurie šiame žingsnyje viršijo lūžio kriterijaus reikšmę. Žingsnio sumažinimo koeficientas nustatomas taip, kad tik vienas mazgas viršytų gedimo kriterijaus reikšmę. Žingsnis perskaičiuojamas. 3 skyrius. Pjovimo proceso matematinis modeliavimas 4. Draudimas medžiagai prasiskverbti į frezos korpusą per galinį pjovimo paviršių mazgams nuo A 6, jei ši riba nefiksuota. 5. 1 8 mazgams galima nurodyti atskyrimo sąlygą ir perėjimą į centrą taške B, jei sąlyga pasirinkta naudoti skaičiuojant su lustų pertraukikliu. 6. Jei deformacija bent viename elemente viršijama daugiau nei 25 %, pakopos dydis sumažinamas iki 25 % deformacijos ribos. Žingsnis perskaičiuojamas. 7. Nustatomas minimalus žingsnio dydžio mažinimo koeficientas, o jei jis mažesnis nei 0,99, tada žingsnis perskaičiuojamas, kitu atveju pereinama prie sekančių sąlygų. 8. Pirmasis žingsnis laikomas be trinties. Po skaičiavimo randamos A 8 ir C priklausančių mazgų judėjimo kryptys, pridedama trintis ir perskaičiuojamas žingsnis, trinties jėgos kryptis išsaugoma atskirame įraše. Jei žingsnis skaičiuojamas su trintimi, tuomet tikrinama, ar nepasikeitė mazgų, kuriuos veikia trinties jėga, judėjimo kryptis. Jei pakeičiami, šie mazgai yra tvirtai pritvirtinti prie priekinio pjovimo paviršiaus. Žingsnis perskaičiuojamas. 9. Jei atliekamas perėjimas prie kito žingsnio, o ne perskaičiavimas, tada mazgai, patekę į priekinį pjovimo paviršių, yra fiksuojami - MAZGŲ PERĖJIMAS NUO і 12 Į A 8 10. Jei perėjimas prie kito žingsnio yra atliekamas, o ne perskaičiavimas, tada mazgams, priklausantiems 1 8, atliekamas pjovimo jėgų skaičiavimas ir jei jos yra neigiamos, tada tikrinama agregato atskyrimo galimybė, t.y. atskyrimas atliekamas tik tada, kai jis yra aukščiausias. 11. Jei atliekamas perėjimas į kitą žingsnį, o ne perskaičiavimas, tada identifikuojamas AG priklausantis mazgas, kuris šiame žingsnyje leistina (maža) reikšme viršijo sunaikinimo kriterijaus reikšmę. Atskyrimo mechanizmo įjungimas: vietoj vieno mazgo sukuriami du, vienas priklauso - ir, kitas 1 із; kūno mazgų pernumeravimas pagal specialų algoritmą. Eikite į kitą veiksmą.

Galutinis kriterijų (1-11) įgyvendinimas skiriasi tiek sudėtingumu, tiek jų atsiradimo tikimybe ir realiu indėliu į skaičiavimo rezultatus. Kriterijus (1) dažnai taikomas, kai skaičiavime naudojamas nedidelis žingsnių skaičius, o labai retai – daug žingsnių, tame pačiame įstūmimo gylyje. Tačiau šis kriterijus neleidžia mazgams „įkristi“ į pjaustytuvą, todėl gaunami neteisingi rezultatai. Pagal (9) kriterijų mazgai fiksuojami perėjimo į kitą žingsnį stadijoje, o ne keliais perskaičiavimais.

(2) kriterijaus įgyvendinimas susideda iš senų ir naujų visų elementų įtempių intensyvumo dydžių palyginimo ir elemento nustatymo su maksimalia intensyvumo verte. Šis kriterijus leidžia padidinti žingsnio dydį ir taip ne tik padidinti skaičiavimo greitį, bet ir sumažinti klaidą, atsirandančią dėl masinio elementų perėjimo iš elastinės į plastinę zoną. Panašiai ir su (4) kriterijumi.

Ištirti švarų pjovimo procesą, be staigaus temperatūros padidėjimo sąveikos paviršiuje ir mėginyje, kuriame susidaro drenažo drožlės, nesusidarius sankaupoms ant pjovimo paviršiaus, pagal reikiamą pjovimą greitis apie 0,33 mm/s. Atsižvelgdami į šį greitį kaip didžiausią, pastebime, kad norint pastumti pjaustytuvą 1 mm, reikia skaičiuoti 30 žingsnių (darant 0,1 laiko intervalą - tai užtikrina geriausią proceso stabilumą). Skaičiuojant, naudojant bandomąjį modelį, įvedus frezą 1 mm, atsižvelgiant į anksčiau aprašytų kriterijų panaudojimą ir neatsižvelgiant į trintį, vietoj 30 žingsnių gauta 190. Taip yra dėl sumažėjusio išankstinio žingsnio dydis. Tačiau dėl to, kad procesas yra kartotinis, iš tikrųjų buvo suskaičiuota 419 žingsnių. Šį neatitikimą sukelia per didelis žingsnio dydis, dėl kurio žingsnio dydis daug kartų sumažėja dėl kriterijų pasikartojančio pobūdžio. Taigi. pradinį žingsnių skaičių padidinus iki 100, o ne 30, gautas apskaičiuotas žingsnių skaičius – 344. Toliau padidinus skaičių iki 150, skaičiuojamų žingsnių skaičius padidėja iki 390, taigi, pailginti skaičiavimo laiką. Remiantis tuo, galima daryti prielaidą, kad optimalus žingsnių skaičius, imituojant drožlių pašalinimo procesą, yra 100 žingsnių 1 mm įsiskverbimo, esant netolygiam tinklelio atskyrimui, kurio elementų skaičius yra 600–1200. Tuo pačiu metu tikrasis žingsnių skaičius, neįskaitant trinties, bus ne mažesnis kaip 340 žingsnių 1 mm, o atsižvelgiant į trintį - ne mažiau kaip 600 žingsnių.

TOMSK VALSTYBINIO UNIVERSITETO BIULETENIS Matematika ir mechanika

MECHANIKA

A.N. Šipačiovas, S.A. Zelepuginas

DIDELI GREITIO STAČIAUSIO METALŲ PJOVIMO SKAIČIUS MODELIAVIMAS1

Greitojo statmenojo metalų pjovimo baigtinių elementų metodu procesai skaitmeniniu būdu tiriami naudojant elastoplastinį terpės modelį pjovimo greičio diapazone nuo 1 iki 200 m/s. Šlyties deformacijų savitosios energijos ribinė vertė buvo naudojama kaip lustų atskyrimo kriterijus. Atskleista būtinybė naudoti papildomą drožlių susidarymo kriterijų, pagal kurį buvo pasiūlyta ribinė konkretaus mikropažeidimų tūrio vertė.

Raktažodžiai: greitasis pjovimas, skaitmeninis modeliavimas, baigtinių elementų metodas.

Fiziniu požiūriu medžiagų pjovimo procesas yra intensyvios plastinės deformacijos ir sunaikinimo procesas, lydimas drožlių trinties į priekinį pjaustytuvo paviršių ir galinio įrankio paviršiaus trintį su pjovimo paviršiumi. esant dideliam slėgiui ir slydimo greičiui. Šiame procese sunaudojama mechaninė energija paverčiama šilumine energija, kuri savo ruožtu turi didelę įtaką pjaunamo sluoksnio deformacijos dėsningumams, pjovimo jėgoms, dilimui ir įrankio tarnavimo laikui.

Šiuolaikinės mechaninės inžinerijos gaminiams būdingas itin tvirtų ir sunkiai apdirbamų medžiagų naudojimas, smarkiai išaugę reikalavimai gaminių tikslumui ir kokybei bei reikšminga pjovimo būdu gaunamų staklių dalių konstrukcinių formų komplikacija. Todėl apdirbimo procesas reikalauja nuolatinio tobulinimo. Šiuo metu viena iš perspektyviausių tokio tobulinimo sričių yra didelės spartos apdorojimas.

Mokslinėje literatūroje itin nepakankamai pateikiami teoriniai ir eksperimentiniai medžiagų greitojo pjovimo procesų tyrimai. Yra keletas eksperimentinių ir teorinių tyrimų apie temperatūros poveikį medžiagos stiprumo charakteristikoms greitojo pjovimo procese pavyzdžių. Teoriškai pjovimo medžiagų problema buvo labiausiai išplėtota kuriant daugybę stačiakampio pjovimo analitinių modelių. Tačiau dėl problemos sudėtingumo ir poreikio išsamiau atsižvelgti į medžiagų savybes, šiluminį ir inercinį poveikį

1 Šį darbą finansiškai parėmė Rusijos fundamentinių tyrimų fondas (projektai 07-08-00037, 08-08-12055), Rusijos fundamentinių tyrimų fondas ir Tomsko srities administracija (projektas 09-08-99059), "(Projektas 2.1.1 / 5993).

skaitinių metodų naudojimas, iš kurių plačiausiai nagrinėjamos problemos atžvilgiu naudojamas baigtinių elementų metodas.

Šiame darbe metalų greitojo pjovimo procesai skaitiniu būdu tiriami baigtinių elementų metodu dvimatėje plokštumos-deformacijos formulėje pagal terpės elastoplastinį modelį.

Skaitmeniniuose skaičiavimuose naudojamas pažeistos terpės modelis, pasižymintis plyšių atsiradimo ir išsivystymo joje galimybe. Bendrą terpės L tūrį sudaro nepažeista jos dalis, kuri užima Lc tūrį ir kuriai būdingas tankis pc, taip pat įtrūkimai, užimantys L / tūrį, kuriuose tankis laikomas nuliu. . Vidutinis terpės tankis yra susietas su įvestais parametrais santykiu p = pc (Ws / W). Terpės pažeidimo laipsnis apibūdinamas specifiniu plyšių tūriu V / = W // (W p).

Lygčių sistema, apibūdinanti nepastovų adiabatinį (tiek elastinės, tiek plastinės deformacijos) suspaudžiamos terpės judėjimą, susideda iš tęstinumo, judėjimo, energijos lygčių:

kur p yra tankis, r yra laikas, u yra greičio vektorius su komponentais u, σy = - (P + Q) 5jj + Bu yra įtempių tenzoriaus komponentai, E yra specifinė vidinė energija, yra deformacijos greičio tenzorius, P = Pc (p / pc) - vidutinis slėgis, Pc - slėgis kietajame medžiagos komponente (nepažeistoje dalyje), 2 - dirbtinis klampumas, Bu - įtempių nukrypimo komponentai.

„Nuplėšimo“ lūžių modeliavimas atliekamas naudojant aktyvaus tipo lūžio kinetinį modelį:

Kuriant modelį buvo daroma prielaida, kad medžiagoje yra potencialių lūžių vietų, kurių efektyvus savitasis tūris V:, ant kurių susidaro įtrūkimai (arba poros) ir auga, kai tempimo slėgis Pc viršija tam tikrą kritinę reikšmę P = P) Y \ / (Y \ + V / ), kuris mažėja didėjant atsiradusiam mikropažeidimui. Konstantos VI, V2, Pk, K / parinktos lyginant skaičiavimų ir eksperimentų rezultatus fiksuojant galinio paviršiaus greitį, kai bandinys apkraunamas plokštumos suspaudimo impulsais. Tas pats medžiagų konstantų rinkinys naudojamas skaičiuojant įtrūkimų ar porų augimą ir griūtį, priklausomai nuo Pc ženklo.

Slėgis nepažeistoje medžiagoje laikomas specifinio tūrio ir specifinės vidinės energijos funkcija ir nustatomas visame apkrovos sąlygų diapazone

Problemos formulavimas

Shu (ri) = 0;

0 jei | PC |< Р* или (Рс >P * ir Y ^ = 0),

^ = | - hn (Pc) k7 (Pc | - P *) (Y2 + Y7),

jei Ps< -Р* или (Рс >P * ir Y> 0).

Jis apskaičiuojamas naudojant Mie - Grüneisen tipo būsenos lygtį, kurioje koeficientai parenkami pagal Hugoniot smūgio adiabato konstantas a ir b.

Konstituciniai ryšiai sujungia įtempių deviatoriaus ir deformacijų greičio tenzoriaus komponentus ir naudoja Jaumanno išvestinę. Plastiko srautui apibūdinti naudojama von Mises sąlyga. Atsižvelgiama į terpės stiprumo charakteristikų (šlyties modulio G ir dinaminio takumo įtempio o) priklausomybę nuo temperatūros ir medžiagos pažeidimo lygio.

Skiedrų atskyrimo nuo ruošinio proceso modeliavimas atliktas taikant apskaičiuotų ruošinio elementų sunaikinimo kriterijų, taikant metodą, panašų į erozinio tipo medžiagos sunaikinimo modeliavimą. Kaip lūžio kriterijus buvo panaudota šlyties deformacijų savitosios energijos ribinė vertė Esh – drožlių atskyrimo kriterijus. Dabartinė šios energijos vertė apskaičiuojama pagal formulę:

Kritinė šlyties deformacijų savitosios energijos vertė priklauso nuo sąveikos sąlygų ir yra išduodama pradinio smūgio greičio funkcija:

Esh = pelenai + bsh U0, (6)

kur pelenai, bsh yra medžiagos konstantos. Kai skaičiavimo langelyje Esh> Esch, šis langelis laikomas sunaikintu ir pašalinamas iš tolesnio skaičiavimo, o gretimų langelių parametrai koreguojami atsižvelgiant į išsaugojimo dėsnius. Korekcija susideda iš sunaikinto elemento masės pašalinimo iš mazgų, kurie priklausė šiam elementui, masių. Jei tuo pačiu metu bet kurio apskaičiuoto mazgo masė tampa

yra nulis, tada šis mazgas laikomas sunaikintu ir taip pat pašalinamas iš tolesnio skaičiavimo.

Skaičiavimo rezultatai

Skaičiavimai atlikti pjovimo greičiams nuo 1 iki 200 m/s. Įrankio darbinės dalies matmenys: viršutinio krašto ilgis 1,25 mm, šoninis 3,5 mm, priekinis kampas 6 °, galinis kampas 6 °. Apdorojama plieno plokštė buvo 5 mm storio, 50 mm ilgio ir 1 mm pjovimo gylio. Apdorojamo ruošinio medžiaga St3 plienas, įrankio darbinės dalies medžiaga – tanki boro nitrido modifikacija. Buvo naudojamos šios ruošinio medžiagos konstantų reikšmės: p0 = 7850 kg / m3, a = 4400 m / s, b = 1,55, G0 = 79 GPa, o0 = 1,01 GPa, V = 9,2-10 "6 m3 / kg, V2 = 5,7-10-7 m3 / kg, K = 0,54 m-s / kg, Pk = -1,5 GPa, pelenai = 7-104 J / kg, bsh = 1,6 -10 m / s. Medžiaga Darbinė įrankio dalis apibūdinama konstantomis p0 = 3400 kg / m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, y0 = 0, G0 = 330 GPa, kur K1, K2, K3 yra įrankio konstantos. būsenos lygtis Mi - Gruneisen forma.

Skutimosi formavimosi proceso, kai pjoviklis juda 10 m/s greičiu, skaičiavimo rezultatai parodyti fig. 1. Iš skaičiavimų matyti, kad pjovimo procesą lydi didelė apdirbamo ruošinio plastinė deformacija šalia pjovimo antgalio, o tai, susidarius drožlėms, stipriai iškraipo pradinę konstrukcijos formą. elementai, esantys išilgai pjovimo linijos. Šiame darbe naudojami linijiniai trikampiai elementai, kuriuos naudojant skaičiavimuose reikia nedidelio laiko žingsnio, užtikrina skaičiavimo stabilumą su reikšminga jų deformacija,

Ryžiai. 1. Pjovimo įrankio drožlių, ruošinio ir darbinės dalies forma 1,9 ms (a) ir 3,8 ms (b) laiko momentais, kai freza juda 10 m/s greičiu.

iki lustų atskyrimo kriterijaus įvykdymo. Kai pjovimo greitis yra 10 m/s ir mažesnis, pavyzdyje atsiranda sritys, kuriose laiku neveikia drožlių atskyrimo kriterijus (1 pav., a), o tai rodo, kad reikia taikyti arba papildomą kriterijų, arba pakeisti naudotą. kriterijų su nauju. Be to, apie būtinybę koreguoti drožlių formavimo kriterijų rodo drožlių paviršiaus forma.

Fig. 2 pavaizduoti temperatūros laukai (K) ir šlyties deformacijų savitoji energija (kJ/kg) esant 25 m/s pjovimo greičiui 1,4 ms laiko momentu nuo pjovimo pradžios. Skaičiavimai rodo, kad temperatūros laukas yra beveik identiškas specifiniam šlyties deformacijų energijos laukui, o tai rodo, kad

Ryžiai. 2. Temperatūros (a) ir šlyties deformacijų savitosios energijos (b) laukai ir izoliacijos laiko momentu 1,4 ms, kai freza juda 25 m/s greičiu

temperatūros režimas pjaunant dideliu greičiu, jį daugiausia lemia ruošinio medžiagos plastinė deformacija. Šiuo atveju maksimalios temperatūros vertės drožlėse neviršija 740 K, ruošinyje -640 K. Pjovimo procese žymiai daugiau aukšta temperatūra(2 pav., a), dėl to gali pablogėti jo stiprumo savybės.

Skaičiavimo rezultatai pateikti pav. 3 parodyta, kad konkretaus mikropažeidimų tūrio gradiento pokyčiai prieš frezą yra daug ryškesni nei šlyties deformacijų energijos ar temperatūros pokyčiai, todėl skaičiavimuose gali būti naudojama ribinė specifinio mikropažeidimų tūrio vertė. (savarankiškai arba papildomai) kaip lustų atskyrimo kriterijus.

0,1201 0,1101 0,1001 0,0901 0,0801 0,0701 0,0601 0,0501 0,0401 0,0301 0,0201 0,0101

Ryžiai. 3. Specifinio mikropažeidimų tūrio laukai (cm/g) 1,4 ms laiko momentu, kai freza juda 25 m/s greičiu

Išvada

Greitojo statmenojo metalų pjovimo baigtinių elementų metodu procesai skaitmeniniu būdu tiriami naudojant elastoplastinį terpės modelį pjovimo greičio diapazone nuo 1 iki 200 m/s.

Remiantis apskaičiuotais rezultatais, nustatyta, kad šlyties deformacijų ir temperatūrų savitosios energijos lygio linijų pasiskirstymo pobūdis esant itin dideliam pjovimo greičiui yra toks pat, kaip ir esant 1 m/s pjovimo greičiui, o kokybiniai režimo skirtumai gali atsirasti dėl ruošinio medžiagos tirpimo, kuris vyksta tik siaurame sluoksnyje, besiliečiančiame su įrankiu, taip pat dėl ​​įrankio darbinės dalies medžiagos stiprumo savybių pablogėjimo.

Atskleidžiamas proceso parametras – specifinis mikropažeidimų tūris, – kurio ribinė vertė gali būti naudojama kaip papildomas arba nepriklausomas lustų susidarymo kriterijus.

LITERATŪRA

1. Petrušinas S.I. Optimalus pjovimo įrankių darbinės dalies dizainas // Tomsk: Izd-vo Tom. Politechnikos universitetas, 2008.195 p.

2. Sutter G., Ranc N. Temperatūros laukai lustoje dideliu greičiu stačiakampio pjovimo metu. Eksperimentinis tyrimas // Int. J. Staklės ir gamyba. 2007. Nr. 47. P. 1507-1517.

3. Miguelez H., Zaera R., Rusinek A., Moufki A. ir Molinari A. Skaitmeninis ortogoninio pjovimo modeliavimas: pjovimo sąlygų ir atskyrimo kriterijaus įtaka // J. Phys. 2006. V. IV. Nr. 134. P. 417 - 422.

4. Hortig C., Svendsen B. Skiedrų susidarymo modeliavimas pjaunant dideliu greičiu // J. Medžiagų apdorojimo technologija. 2007. Nr. 186. P. 66 - 76.

5. Campbell C.E., Bendersky L.A., Boettinger W.J., Ivester R. Mikrostruktūrinis Al-7075-T651 lustų ir ruošinių, pagamintų greituoju apdirbimu, charakteristika // Medžiagų mokslas ir inžinerija A. 2006. Nr. 430. P. 15 - 26.

6. Zelepuginas S.A., Konjajevas A.A., Sidorovas V.N. ir kt.. Eksperimentinis ir teorinis dalelių grupės susidūrimo su kosminių transporto priemonių apsaugos elementais tyrimas // Kosminiai tyrimai. 2008. T. 46. Nr. 6. P. 559 - 570.

7. Zelepugin S.A., Zelepugin A.S. Kliūčių sunaikinimo modeliavimas dideliu greičiu susidūrus su kūnų grupei // Cheminė fizika. 2008. T. 27. Nr. 3. P. 71 - 76.

8. Ivanova O.V., Zelepugin S.A. Mišinio komponentų jungties deformacijos būklė smūginės bangos tankinimo metu // Vestnik TSU. Matematika ir mechanika. 2009. Nr.1 ​​(5). S. 54–61.

9. Kanel G.I., Razorenovas S.V., Utkin A.V., Fortovas V.E. Medžiagų mechaninių savybių, veikiančių smūginės bangos apkrova, tyrimas // Izvestiya RAN. MTT. 1999. Nr. 5. S. 173 - 188.

10. Zelepugin SA, Shpakov SS Dviejų sluoksnių barjerinio boro karbido ir titano lydinio sunaikinimas veikiant dideliu greičiu. universitetai. Fizika. 2008. Nr.8/2. S. 166–173.

11. Gorelskis V.A., Zelepuginas S.A. Baigtinių elementų metodo taikymas stačiakampio metalų pjovimo STM įrankiu tyrimui, atsižvelgiant į lūžio ir temperatūros poveikį // Itin kietos medžiagos. 1995. Nr. 5. S. 33 - 38.

SHIPACHEV Aleksandras Nikolajevičius - Tomsko valstybinio universiteto Fizikos ir technologijų fakulteto magistrantūros studentas. El. paštas: alex18023@mail.ru

ZELEPUGIN Sergejus Aleksejevičius - fizikos ir matematikos mokslų daktaras, Tomsko valstybinio universiteto Fizikos ir technologijos fakulteto Kietųjų medžiagų mechanikos katedros profesorius, SB RAS Tomsko mokslinio centro Struktūrinės makrokinetikos katedros vyresnysis mokslo darbuotojas. El. paštas: szel@dsm.tsc.ru, szel@yandex.ru

V 0 z. H/L 1 (plati plokštė), kur N- storis, L- ruošinio ilgis. Problema buvo išspręsta judančiame adaptyviajame Lagrandžio-Eulerio tinklelyje baigtinių elementų metodu su skaidymu ir panaudojant lygčių eksplicitines ir numanomas integravimo schemas...

Šiame darbe buvo panaudotas baigtinių elementų metodas, siekiant imituoti nestabilų elastinės-viskoplastinės plokštės (ruošinio) pjovimo procesą su absoliučiai standžia pjaustytuvu, judančiu pastoviu greičiu. V 0 esant skirtingam frezos briaunos polinkiui a (1 pav.). Modeliavimas atliktas remiantis susietu termomechaniniu elastinės-klampios-koplastinės medžiagos modeliu. Pateiktas adiabatinio pjovimo proceso ir režimo palyginimas, atsižvelgiant į ruošinio medžiagos šilumos laidumą. Atliktas parametrinis pjovimo proceso tyrimas keičiant ruošinio ir pjovimo įrankio geometriją, pjovimo greitį ir gylį bei apdirbamos medžiagos savybes. Ruošinio storio dydis buvo keičiamas ašies kryptimi z.Įtempta būsena pasikeitė iš plokštumos įtemptos R = H/L 1 (plati plokštė), kur N- storis, L- ruošinio ilgis. Problema buvo išspręsta judančiame adaptyviajame Lagrandžio-Eulerio tinklelyje baigtinių elementų metodu su skaidymu ir naudojant lygčių eksplicitines-implicitines integravimo schemas. Parodyta, kad skaitinis problemos modeliavimas trimatėje formulėje leidžia ištirti pjovimo procesus formuojant ištisines drožles, taip pat suardant drožles į atskiras dalis. Šio reiškinio mechanizmas stačiakampio pjovimo atveju (a = 0) gali būti paaiškintas terminiu minkštėjimu, kai susidaro adiabatinės šlyties juostos, nenaudojant pažeidimo modelių. Pjaunant aštresne freza (kampas a didelis), būtina naudoti susietą terminio ir struktūrinio minkštinimo modelį. Jėgos, veikiančios frezą, priklausomybės gaunamos esant skirtingiems geometriniams ir fizikiniams uždavinio parametrams. Parodyta, kad galimi kvazimonotoniniai ir svyruojantys režimai bei pateikiamas jų fizinis paaiškinimas.