บ้าน » การคำนวณ » แบบจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการตัด แบบจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการตัดวัสดุอีลาสโตวิสโคพลาสติกในสูตรสามมิติ

แบบจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการตัด แบบจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการตัดวัสดุอีลาสโตวิสโคพลาสติกในสูตรสามมิติ

กลไกของร่างกายที่เป็นของแข็ง<3 2008

การจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการตัดของวัสดุอิลาสติก-วิสโค-พลาสติกในคำสั่งสามมิติ

ในบทความนี้ การจำลองสามมิติของกระบวนการที่ไม่มั่นคงในการตัดแผ่นพลาสติกที่มีความหนืด (ยางยืด-หนืด) (ชิ้นงาน) โดยเครื่องตัดที่มีความแข็งอย่างยิ่งเคลื่อนที่ด้วย ความเร็วคงที่ V0 ที่มุมเอียงต่างๆ ของคมตัด a (รูปที่ 1) การสร้างแบบจำลองได้ดำเนินการโดยใช้แบบจำลองทางความร้อนแบบกลไกคู่ของวัสดุพลาสติกยืดหยุ่นและหนืด มีการเปรียบเทียบระหว่างกระบวนการตัดแบบอะเดียแบติกกับโหมด โดยคำนึงถึงค่าการนำความร้อนของวัสดุชิ้นงาน การศึกษาเชิงพาราเมตริกของกระบวนการตัดได้ดำเนินการด้วยการเปลี่ยนแปลงรูปทรงของชิ้นงานและเครื่องมือตัด ความเร็วและความลึกของการตัด ตลอดจนคุณสมบัติของวัสดุที่กำลังดำเนินการ ขนาดของความหนาของชิ้นงานในทิศทางของแกน z แตกต่างกัน สถานะความเค้นเปลี่ยนจากความเค้นระนาบ H = H/L< 1 (тонкая пластина) до плоскодеформируе-мого H >1 (จานกว้าง) โดยที่ H คือความหนา L คือความยาวของชิ้นงาน ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขแล้วบนกริด Lagrangian-Eulerian ที่ปรับเปลี่ยนได้โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พร้อมการแยกส่วนและใช้แผนภาพโดยปริยายสำหรับการรวมสมการ แสดงให้เห็นแล้วว่าการจำลองเชิงตัวเลขของปัญหาในสูตรผสมสามมิติทำให้สามารถศึกษากระบวนการตัดด้วยการเกิดเศษต่อเนื่องได้ เช่นเดียวกับการทำลายเศษแยกเป็นชิ้นๆ กลไกของปรากฏการณ์นี้ในกรณีของการตัดแบบมุมฉาก (a = 0) สามารถอธิบายได้ด้วยการทำให้อ่อนตัวด้วยความร้อนด้วยการก่อตัวของแถบแรงเฉือนแบบอะเดียแบติกโดยไม่เกี่ยวข้องกับแบบจำลองความเสียหาย เมื่อตัดด้วยหัวกัดที่คมกว่า (มุม a มีขนาดใหญ่) จำเป็นต้องใช้รูปแบบการอ่อนตัวด้วยความร้อนและโครงสร้างร่วมกัน การพึ่งพาของแรงที่กระทำต่อหัวกัดนั้นมาจากพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและทางกายภาพที่แตกต่างกันของปัญหา มันแสดงให้เห็นว่าระบอบกึ่งซ้ำซากจำเจและการสั่นเป็นไปได้และให้คำอธิบายทางกายภาพของพวกเขา

1. บทนำ. กระบวนการตัดมีบทบาทสำคัญในการแปรรูปวัสดุที่เปลี่ยนรูปได้ยากในการกลึงและ เครื่องกัด. การตัดเฉือนเป็นการดำเนินการหลักในการขึ้นรูปราคาในการผลิตชิ้นส่วนโปรไฟล์ที่ซับซ้อนจากวัสดุที่เปลี่ยนรูปยาก เช่น ไททาเนียม-อะลูมิเนียม และโลหะผสมโมลิบดีนัม เมื่อตัดแล้ว เศษจะก่อตัวขึ้น ซึ่งสามารถแตกออกเป็นชิ้นๆ (เศษ) ซึ่งทำให้พื้นผิวไม่เรียบของวัสดุที่ตัดและมีแรงกดบนใบมีดที่ไม่สม่ำเสมอ การทดลองหาค่าพารามิเตอร์ของอุณหภูมิและสภาวะความเค้น-ความเครียดของวัสดุที่ทำการตัดเฉือนด้วยความเร็วสูงนั้นทำได้ยากมาก อีกทางเลือกหนึ่งคือการจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการ ซึ่งทำให้สามารถอธิบายคุณสมบัติหลักของกระบวนการและศึกษากลไกการตัดอย่างละเอียดได้ ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับกลไกการเกิดเศษและการแตกหักเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตัดที่มีประสิทธิภาพ คณิตศาสตร์

แบบจำลองทางทฤษฎีของกระบวนการตัดต้องคำนึงถึงการเสียรูปขนาดใหญ่ อัตราความเครียด และความร้อนเนื่องจากการกระจายตัวของการเปลี่ยนรูปพลาสติก ซึ่งนำไปสู่การอ่อนตัวจากความร้อนและการทำลายของวัสดุ

วิธีแก้ปัญหาที่แน่นอนของกระบวนการเหล่านี้ยังไม่ได้รับแม้ว่าการวิจัยได้ดำเนินการตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 งานแรกใช้รูปแบบการคำนวณพลาสติกแข็งที่ง่ายที่สุด อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่ได้จากการวิเคราะห์แบบพลาสติกแข็งไม่สามารถตอบสนองทั้งผู้แปรรูปวัสดุหรือนักทฤษฎี เนื่องจากแบบจำลองนี้ไม่ได้ให้คำตอบสำหรับคำถามที่ตั้งไว้ ในวรรณคดี ไม่มีทางแก้ปัญหานี้ในสูตรเชิงพื้นที่ โดยคำนึงถึงผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นของการก่อตัว การทำลาย และการแยกตัวของเศษในระหว่างการทำให้วัสดุอ่อนตัวด้วยความร้อนด้วยความร้อน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ต้องขอบคุณการจำลองเชิงตัวเลข ทำให้มีความก้าวหน้าในการศึกษากระบวนการเหล่านี้ การศึกษาอิทธิพลต่อการก่อตัวและการทำลายเศษของมุมตัด ความร้อน คุณสมบัติทางกลรายละเอียดและเครื่องตัด กลไกการทำลายล้าง อย่างไรก็ตาม ในงานส่วนใหญ่ กระบวนการตัดได้รับการพิจารณาภายใต้ข้อจำกัดที่มีนัยสำคัญ: มีการใช้สูตรสองมิติของปัญหา (การเสียรูปของระนาบ) ไม่พิจารณาอิทธิพล ชั้นต้นกระบวนการที่ไม่เสถียรของแรงที่กระทำต่อเครื่องตัด การทำลายจะเกิดขึ้นตามอินเทอร์เฟซที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ข้อจำกัดทั้งหมดเหล่านี้ไม่อนุญาตให้ศึกษาการตัดทั้งหมด และในบางกรณีก็นำไปสู่ความเข้าใจผิดของกลไกของกระบวนการเอง

นอกจากนี้ การศึกษาทดลองยังแสดงให้เห็น ปีที่ผ่านมา, ที่ ความเร็วสูงการเปลี่ยนรูป e > 105-106 s-1 วัสดุหลายชนิดแสดงการพึ่งพาอุณหภูมิผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงกลไกการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ใหม่ กลไกการผันผวนของความร้อนจะถูกแทนที่ด้วยกลไกต้านทานแบบโฟนอน อันเป็นผลมาจากการพึ่งพาความต้านทานของวัสดุต่ออุณหภูมิกลายเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามโดยตรง: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเสริมความแข็งแรงของวัสดุจะเพิ่มขึ้น ผลกระทบดังกล่าวอาจนำไปสู่ปัญหาใหญ่ในการตัดด้วยความเร็วสูง ปัญหาเหล่านี้ยังไม่ได้รับการศึกษาในวรรณคดี การจำลองกระบวนการความเร็วสูงจำเป็นต้องมีการพัฒนาแบบจำลองที่คำนึงถึงการพึ่งพาอาศัยกันที่ซับซ้อนของพฤติกรรมวิสโคพลาสติกของวัสดุ และประการแรก คำนึงถึงความเสียหายและการทำลายด้วยการก่อตัวของรอยแตกและการกระจายตัวของอนุภาคและชิ้นส่วนของ วัสดุที่เปลี่ยนรูปได้ เพื่อพิจารณาทั้งหมด

8 กลศาสตร์โซลิดสเตต ฉบับที่ 3

เอฟเฟกต์ ไม่เพียงแต่ต้องใช้แบบจำลองทางอุณหพลศาสตร์ที่ซับซ้อนเท่านั้น แต่ยังต้องใช้วิธีการคำนวณสมัยใหม่ที่ทำให้สามารถคำนวณการเสียรูปขนาดใหญ่ที่ไม่อนุญาตให้จำกัดการบิดเบือนของกริด และคำนึงถึงการทำลายและการปรากฏตัวของความไม่ต่อเนื่องในวัสดุด้วย ปัญหาที่อยู่ระหว่างการพิจารณาต้องใช้การคำนวณจำนวนมาก จำเป็นต้องพัฒนาอัลกอริธึมความเร็วสูงสำหรับการแก้สมการอีลาสโตวิสโคพลาสติกด้วยตัวแปรภายใน

2. คำชี้แจงของปัญหา 2.1. เรขาคณิต. ยอมรับคำสั่งสามมิติของปัญหา ในรูป 1 แสดงสภาพพื้นที่และขอบเขตในระนาบการตัด ในทิศทางตั้งฉากกับระนาบ ชิ้นงานมีความหนาจำกัด H = H/L (L คือ ความยาวของชิ้นงาน) ซึ่งแปรผันตามช่วงกว้าง การตั้งค่าเชิงพื้นที่ช่วยให้อิสระในการเคลื่อนย้ายวัสดุชิ้นงานจากระนาบการตัดและทางออกของเศษที่นุ่มนวลขึ้น ซึ่งให้สภาพการตัดที่ดียิ่งขึ้น

2.2 สมการพื้นฐาน ระบบคู่ที่สมบูรณ์ของสมการเทอร์โมอิลาสติกซิตี - ความหนืดประกอบด้วยสมการการอนุรักษ์โมเมนตัม

piu/ir = ; (2.1)

กฎของฮุคกับความเครียดจากอุณหภูมิ

(2.2) สมการความร้อนไหลเข้า dj

pSe d- \u003d K 0, .. - (3 X + 2c) a0 ° e „■ + ko; พี (2.3)

โดยที่ Ce คือความจุความร้อน K คือสัมประสิทธิ์การนำความร้อน k คือสัมประสิทธิ์ควีนนี่-เทย์เลอร์ ซึ่งคำนึงถึงความร้อนของวัสดุเนื่องจากการกระจายตัวของพลาสติก

นอกจากนี้เรายังมีกฎหมายเกี่ยวกับการไหลของพลาสติกที่เกี่ยวข้องอีกด้วย

ep = xi^/yo; (2.4)

และสภาพความเป็นพลาสติก

A, EE, X;, 9) = Oy (]EE, X;, 0)< 0 (2.5)

โดยที่ λ] เป็นค่าคงที่เทนเซอร์ความเครียด E; - พลาสติกเทนเซอร์เทนเซอร์ สมการวิวัฒนาการสำหรับตัวแปรภายในมีรูปแบบ

dX / yz = yLk, Xk, 9) (2.6)

2.3 แบบจำลองวัสดุ ในบทความนี้ ได้มีการนำแบบจำลองเทอร์โมอิลาสติก-วิสโคพลาสติกประเภท Mises มาใช้ ซึ่งเป็นแบบจำลองพลาสติกที่มีความแข็งแรงของผลผลิตในรูปของการพึ่งพาอาศัยกันแบบทวีคูณ (2.7) ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนรูปและการชุบแข็งด้วยวิสโคพลาสติกและการทำให้อ่อนตัวด้วยความร้อน:

oy(ep, ¿*,9) = [a + b(ep)"]

โดยที่ oy คือความแข็งแรงของผลผลิต ep1 คือความเข้มของการเปลี่ยนรูปพลาสติก 0 คืออุณหภูมิสัมพัทธ์ที่อ้างถึงจุดหลอมเหลว 0m: "0<0*

(0 - 0*) / (0m - 0*), 0*<0<0т

วัสดุของชิ้นส่วนจะถือว่าเป็นเนื้อเดียวกัน วัสดุที่ค่อนข้างอ่อน A12024-T3 ถูกนำมาใช้ในการคำนวณ (ค่าคงที่ยืดหยุ่น: E = 73 GPa, V = 0.33; ค่าคงที่พลาสติก: A = 369 MPa, B = 684 MPa, n = 0.73, e0 = 5.77 × 10-4, C = 0.0083, m = 1.7; ■ 10-4, C = 0.008, m = 1.46, 9* = 300 K, 9m = 600 K, v = 0.9) กระบวนการตัดแบบอะเดียแบติกถูกนำมาเปรียบเทียบกับวิธีแก้ปัญหาของปัญหาทางความร้อนด้วยเครื่องกลแบบสมบูรณ์

2.4. การทำลาย. แบบจำลองการแตกหักของวัสดุเป็นไปตามแนวทาง Minchen-Sack Continuum โดยอิงจากแบบจำลองของโซนการแตกหักด้วยอนุภาคที่ไม่ต่อเนื่อง ค่าวิกฤตถือเป็นเกณฑ์ความล้มเหลว

ความเข้มของความเครียดพลาสติก ep:

ep = [dx + d2exp (d311/12)][ 1 + d41n (dp/d0)](1 + d59) (2.8)

ที่ฉัน - ค่าคงที่ของวัสดุ พิจารณาจากการทดลอง

หากเป็นไปตามเกณฑ์ความล้มเหลวในเซลล์ Lagrangian พันธะระหว่างโหนดในเซลล์ดังกล่าวจะถูกปลดปล่อยและความเค้นจะคลายตัวเป็นศูนย์หรือความต้านทานจะถูกรักษาไว้เฉพาะในส่วนที่เกี่ยวกับการบีบอัด มวลปมลากรองจ์เมื่อถูกทำลายจะกลายเป็นอนุภาคอิสระที่นำมวล โมเมนตัม และพลังงานออกไป เคลื่อนที่เป็นก้อนแข็ง และไม่มีปฏิกิริยากับอนุภาคที่ถูกทำลาย ภาพรวมโดยละเอียดของอัลกอริทึมเหล่านี้มีอยู่ใน ในงานปัจจุบัน การแตกหักถูกกำหนดโดยความสำเร็จของความเข้มวิกฤตของการเปลี่ยนรูปพลาสติก ep และพื้นผิวการแตกหักไม่ได้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้า ในการคำนวณข้างต้น

e p = 1.0 ใช้ความเร็วของเครื่องตัดเท่ากับ 2 m/s และ 20 m/s

2.5. วิธีการรวมสมการ ในการผสานรวมระบบลดคู่ของสมการเทอร์โมพลาสติก (2.1)-(2.8) ขอแนะนำให้ใช้วิธีการแยกที่พัฒนาขึ้นใน แบบแผนการแยกของสมการยางยืดพลาสติกประกอบด้วยการแยกกระบวนการทั้งหมดออกเป็นตัวทำนาย - กระบวนการเทอร์โมอิลาสติกใน

โดยที่ ep = 0 และตัวดำเนินการทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการเสียรูปของพลาสติกหายไป และตัวแก้ไข - ซึ่งอัตราความเครียดทั้งหมด е = 0 ที่ระยะตัวทำนาย ระบบ (2.1)-(2.6) ในส่วนที่เกี่ยวกับตัวแปรที่เครื่องหมายตัวหนอนจะใช้ แบบฟอร์ม

ryb/yz = a]

y aL \u003d "- a§"9) pSei9 / yg \u003d K.9ts - (3X + 2ts) a90eu

สำหรับการอ่านบทความเพิ่มเติม คุณต้องซื้อข้อความเต็ม บทความถูกส่งในรูปแบบ

V.K. Astashev, A.V. Razinkin - 2008

"กลศาสตร์ UDC: 539.3 A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin การจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการของมุมฉากความเร็วสูง...»

แถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐ TOMSK

2552 คณิตศาสตร์และกลศาสตร์ครั้งที่ 2(6)

กลศาสตร์

หนึ่ง. Shipachev, S.A. เซเลปูกิน

การจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการ

สำหรับการตัดโลหะมุมฉากด้วยความเร็วสูง1

กระบวนการตัดโลหะมุมฉากด้วยความเร็วสูงโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ในกรอบของแบบจำลองพลาสติกยืดหยุ่นของตัวกลางในช่วงความเร็วตัด 1–200 ม./วินาที จะได้รับการศึกษาเชิงตัวเลข ค่าจำกัดของพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนรูปแรงเฉือนถูกใช้เป็นเกณฑ์สำหรับการแยกเศษ ความจำเป็นของการใช้เกณฑ์การสร้างเศษเพิ่มเติมถูกเปิดเผย ซึ่งเสนอให้ ค่าจำกัดปริมาณเฉพาะของ microdamages

คำสำคัญ: การตัดด้วยความเร็วสูง การจำลองเชิงตัวเลข วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

จากมุมมองทางกายภาพ กระบวนการของวัสดุตัดเป็นกระบวนการของการเสียรูปและการทำลายพลาสติกที่รุนแรง พร้อมด้วยแรงเสียดทานของเศษบนพื้นผิวด้านหน้าของเครื่องตัด และแรงเสียดทานของพื้นผิวด้านหลังของเครื่องมือบนพื้นผิวตัด เกิดขึ้น ภายใต้สภาวะที่มีความกดดันสูงและความเร็วในการเลื่อน พลังงานกลที่ใช้ในกระบวนการนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งส่งผลอย่างมากต่อรูปแบบของการเสียรูปของชั้นตัด แรงตัด การสึกหรอ และอายุการใช้งานของเครื่องมือ

ผลิตภัณฑ์ของวิศวกรรมเครื่องกลสมัยใหม่มีลักษณะเฉพาะด้วยการใช้วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและยากต่อการตัดความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับความแม่นยำและคุณภาพของผลิตภัณฑ์และความซับซ้อนที่สำคัญของรูปแบบโครงสร้างของชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ได้จากการตัด . ดังนั้น กระบวนการตัดเฉือนต้องมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ในปัจจุบัน หนึ่งในสิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการปรับปรุงดังกล่าวคือการประมวลผลความเร็วสูง

ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองเกี่ยวกับกระบวนการตัดวัสดุด้วยความเร็วสูงนั้นไม่เพียงพออย่างยิ่ง มีตัวอย่างแยกกันของการศึกษาเชิงทดลองและเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่อลักษณะความแข็งแรงของวัสดุในกระบวนการตัดด้วยความเร็วสูง ในทางทฤษฎี ปัญหาของวัสดุตัดได้รับการพัฒนามากที่สุดในการสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์การตัดมุมฉากจำนวนหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของปัญหาและความจำเป็นที่ต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของวัสดุ ความร้อน และแรงเฉื่อยให้ดียิ่งขึ้นนำไปสู่การทำงาน 08-99059) กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซียภายใต้กรอบของ AVCP " การพัฒนาศักยภาพทางวิทยาศาสตร์ของอุดมศึกษา" (โครงการ 2.1.1/5993)

110 เอ.เอ็น. Shipachev, S.A. Zelepugin ใช้วิธีการเชิงตัวเลขซึ่งในความสัมพันธ์กับปัญหาที่กำลังพิจารณานั้นวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

– – –

คำนวณโดยใช้สมการสถานะของประเภท Mie – Grüneisen ซึ่งสัมประสิทธิ์จะถูกเลือกโดยพิจารณาจากค่าคงที่ a และ b ของ Hugoniot shock adiabat

ความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบเชื่อมต่อส่วนประกอบของตัวเบี่ยงเบนความเค้นกับเทนเซอร์อัตราความเครียด และใช้อนุพันธ์ของ Jaumann เงื่อนไข Mises ใช้เพื่ออธิบายการไหลของพลาสติก การพึ่งพาลักษณะความแข็งแรงของตัวกลาง (โมดูลัสเฉือน G และความแข็งแรงของผลผลิตแบบไดนามิก) กับอุณหภูมิและระดับความเสียหายต่อวัสดุจะถูกนำมาพิจารณาด้วย

การจำลองกระบวนการแยกเศษออกจากชิ้นงานโดยใช้เกณฑ์การทำลายองค์ประกอบการออกแบบของชิ้นงาน โดยใช้แนวทางที่คล้ายคลึงกัน แบบจำลองการจำลองการทำลายวัสดุประเภทการกัดเซาะ ค่าจำกัดของพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนรูปแรงเฉือน Esh ถูกใช้เป็นเกณฑ์การแตกหัก—เกณฑ์การแยกเศษ

ค่าปัจจุบันของพลังงานนี้คำนวณโดยใช้สูตร:

D Esh = Sij ij (5) dt ค่าวิกฤตของพลังงานความเครียดเฉือนจำเพาะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขปฏิสัมพันธ์และถูกกำหนดโดยฟังก์ชัน ความเร็วเริ่มต้นจังหวะ:

c Esh = เถ้า + bsh 0, (6) c โดยที่เถ้า bsh เป็นค่าคงที่ของวัสดุ เมื่อ Esh Esh อยู่ในเซลล์การคำนวณ จะถือว่าเซลล์นี้ถูกทำลายและลบออกจากการคำนวณเพิ่มเติม และพารามิเตอร์ของเซลล์ใกล้เคียงจะได้รับการปรับโดยคำนึงถึงกฎการอนุรักษ์ การแก้ไขประกอบด้วยการนำมวลขององค์ประกอบที่ถูกทำลายออกจากมวลของโหนดที่เป็นขององค์ประกอบนี้ หากในกรณีนี้ มวลของโหนดการคำนวณใดๆ กลายเป็นศูนย์ แสดงว่าโหนดนี้ถูกทำลายและจะถูกลบออกจากการคำนวณเพิ่มเติมด้วย

ผลการคำนวณ ดำเนินการคำนวณสำหรับความเร็วตัดตั้งแต่ 1 ถึง 200 ม./วินาที ขนาดของส่วนการทำงานของเครื่องมือ: ความยาวของขอบบน 1.25 มม. ด้านข้าง 3.5 มม. มุมด้านหน้า 6° มุมด้านหลัง 6° แผ่นเหล็กที่ตัดเฉือนมีความหนา 5 มม. ยาว 50 มม. และระยะกินลึก 1 มม. วัสดุของชิ้นงานคือเหล็กกล้า St3 วัสดุของส่วนการทำงานของเครื่องมือคือการดัดแปลงโบรอนไนไตรด์อย่างหนาแน่น

ใช้ค่าคงที่ของวัสดุชิ้นงานดังต่อไปนี้: 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 ms/kg, Pk = –1.5 GPa, เถ้า = 7 104 J/kg, bsh = 1.6 103 m/s วัสดุของส่วนการทำงานของเครื่องมือมีลักษณะเป็นค่าคงที่ 0 = 3400 kg/m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, 0 = 0, G0 = 330 GPa โดยที่ K1, K2, K3 เป็นค่าคงที่ของ สมการสถานะในรูปของมิเอะ – กรูไนเซน

ผลลัพธ์ของการคำนวณกระบวนการสร้างเศษระหว่างการเคลื่อนที่ของหัวกัดที่ความเร็ว 10 ม./วินาที แสดงในรูปที่ 1. จากการคำนวณว่ากระบวนการตัดนั้นมาพร้อมกับการเสียรูปพลาสติกอย่างรุนแรงของชิ้นงานในบริเวณใกล้กับปลายใบมีด ซึ่งในระหว่างการก่อตัวของเศษจะนำไปสู่การบิดเบี้ยวอย่างแรงของรูปร่างดั้งเดิมขององค์ประกอบการออกแบบที่อยู่ ตามแนวเส้นตัด ในงานนี้ใช้องค์ประกอบสามเหลี่ยมเชิงเส้นซึ่งด้วยขั้นตอนเวลาเล็ก ๆ ที่จำเป็นที่ใช้ในการคำนวณทำให้มั่นใจถึงความเสถียรของการคำนวณด้วยการเสียรูปที่สำคัญ

– – –

ข้าว. รูปที่ 1. รูปร่างของเศษ ชิ้นงาน และส่วนการทำงานของเครื่องมือตัดในช่วงเวลา 1.9 ms (a) และ 3.8 ms (b) เมื่อหัวกัดเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 m/s โกน ที่ความเร็วตัด 10 ม./วินาทีหรือต่ำกว่า พื้นที่จะปรากฏในตัวอย่างที่เกณฑ์การแยกเศษไม่ถูกเรียกใช้ในเวลาที่กำหนด (รูปที่ 1, a) ซึ่งบ่งชี้ถึงความจำเป็นในการใช้เกณฑ์เพิ่มเติมหรือเปลี่ยนเกณฑ์ที่ใช้ กับอันใหม่

นอกจากนี้ ความจำเป็นในการปรับเกณฑ์การก่อตัวของเศษจะระบุโดยรูปร่างของพื้นผิวเศษ

ในรูป 2 แสดงทุ่งอุณหภูมิ (ในหน่วย K) และพลังงานเฉือนจำเพาะ (หน่วย กิโลจูล/กิโลกรัม) ที่ความเร็วตัด 25 ม./วินาที ที่เวลา 1.4 ms หลังจากเริ่มตัด การคำนวณแสดงว่าสนามอุณหภูมิเกือบจะเหมือนกับสนามของพลังงานความเครียดเฉือนจำเพาะ ซึ่งบ่งชี้ว่า a 1520

– – –

ข้าว. รูปที่ 3 พื้นที่ของปริมาตรจำเพาะของ microdamages (เป็น cm3/g) ที่เวลา 1.4 ms เมื่อหัวกัดเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 25 m/s สภาพแวดล้อมในช่วงความเร็วตัด 1 – 200 m/s

จากผลการคำนวณ พบว่าธรรมชาติของการกระจายเส้นของระดับพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนรูปแรงเฉือนและอุณหภูมิที่ความเร็วตัดสูงพิเศษจะเหมือนกับที่ความเร็วตัดสั่ง 1 ม./วินาที และความแตกต่างเชิงคุณภาพในโหมดสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการหลอมของวัสดุชิ้นงานซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะในชั้นแคบ ๆ เมื่อสัมผัสกับเครื่องมือและยังเกิดจากการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติความแข็งแรงของวัสดุของส่วนการทำงานของเครื่องมือ .

มีการระบุพารามิเตอร์กระบวนการ - ปริมาณเฉพาะของความเสียหายขนาดเล็ก - ค่าจำกัดซึ่งสามารถใช้เป็นเกณฑ์เพิ่มเติมหรือเป็นอิสระสำหรับการก่อตัวของเศษ

วรรณกรรม

1. Petrushin S.I. การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดของส่วนการทำงานของเครื่องมือตัด // Tomsk: Tom มหาวิทยาลัยโพลีเทคนิค 2551 195 น.

2. Sutter G. , Ranc N. อุณหภูมิในชิประหว่างการตัดมุมฉากด้วยความเร็วสูง – การตรวจสอบเชิงทดลอง // Int. J. เครื่องมือกลและการผลิต 2550 หมายเลข 47. หน้า 1507 - 1517.

3. Miguelez H. , Zaera R. , Rusinek A. , Moufki A. และ Molinari A. การสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขของการตัดมุมฉาก: อิทธิพลของสภาวะการตัดและเกณฑ์การแยก, J. Phys. 2006.V.IV. ไม่. 134.

4. Hortig C. , Svendsen B. การจำลองการก่อตัวของเศษระหว่างการตัดด้วยความเร็วสูง // J. เทคโนโลยีการแปรรูปวัสดุ 2550 หมายเลข 186. หน้า 66 - 76.

5. Campbell C.E. , Bendersky L.A. , Boettinger W.J. , Ivester R. การกำหนดลักษณะจุลภาคของชิป AlT651 และชิ้นงานที่ผลิตโดยเครื่องจักรความเร็วสูง // Materials Science and Engineering A. 2006. No. 430. หน้า 15 - 26.

6. Zelepugin S.A. , Konyaev A.A. , Sidorov V.N. et al. การศึกษาเชิงทดลองและทฤษฎีเกี่ยวกับการชนกันของกลุ่มอนุภาคที่มีองค์ประกอบป้องกันยานอวกาศ // การวิจัยอวกาศ. 2551. V. 46. หมายเลข 6 S. 559 – 570.

7. Zelepugin S.A. , Zelepugin A.S. แบบจำลองการทำลายสิ่งกีดขวางระหว่างกระแทกกลุ่มวัตถุด้วยความเร็วสูง // ฟิสิกส์เคมี. 2551. ว. 27. ลำดับที่ 3. ส. 71 – 76.

8. Ivanova O.V. , Zelepugin S.A. สภาวะของการเปลี่ยนรูปร่วมของส่วนประกอบผสมในระหว่างการบดอัดด้วยคลื่นกระแทก // แถลงการณ์ของ TSU คณิตศาสตร์และกลศาสตร์ 2552 หมายเลข 1(5).

9. Kanel G.I. , Razorenov S.V. , Utkin A.V. , Fortov V.E. การศึกษาคุณสมบัติทางกลของวัสดุภายใต้การโหลดคลื่นกระแทก // Izvestiya RAN มทส. 2542 ลำดับที่ 5 ส. 173 - 188

10. Zelepugin S.A. , Shpakov S.S. การทำลายโบรอนคาร์ไบด์กั้นสองชั้น - โลหะผสมไททาเนียมที่แรงกระแทกความเร็วสูง // Izv. มหาวิทยาลัย ฟิสิกส์. 2551 ฉบับที่ 8/2. หน้า 166 - 173.

11. Gorelsky V.A. , Zelepugin S.A. การประยุกต์ใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับการศึกษาการตัดโลหะในมุมฉากด้วยเครื่องมือ STM โดยคำนึงถึงการทำลายและผลกระทบของอุณหภูมิ // วัสดุแข็งพิเศษ 2538 ลำดับที่ 5 ส. 33 - 38

ข้อมูลเกี่ยวกับผู้เขียน:

SHIPACHEV Alexander Nikolaevich – นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของคณะฟิสิกส์และเทคโนโลยีของ Tomsk มหาวิทยาลัยของรัฐ. อีเมล: alex18023@mail.ru ZELEPUGIN Sergey Alekseevich - ปริญญาเอกสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ ศาสตราจารย์ภาควิชากลศาสตร์ของแข็งที่เปลี่ยนรูปได้ คณะฟิสิกส์และเทคโนโลยีแห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐ Tomsk นักวิจัยอาวุโสของภาควิชาโครงสร้างมหภาคของโครงสร้าง ศูนย์วิทยาศาสตร์ Tomsk สาขาไซบีเรียของ Russian Academy of Sciences อีเมล: szel@dsm.tsc.ru, szel@yandex.ru ได้รับการตอบรับให้ตีพิมพ์ 19 พฤษภาคม 2552

ผลงานที่คล้ายกัน:

APT Legal Briefing Series National Human Rights Institutions as National Preventionive Mechanisms: Opportunities and Challenges December 2013 บทนำ พิธีสารเลือกรับของอนุสัญญาต่อต้านการทรมานแห่งสหประชาชาติ (OPCAT) กำหนดระบบป้องกันการทรมานตามการเยี่ยมชมสถานที่กักขังโดยคณะอนุกรรมการระหว่างประเทศ และ องค์กรระดับชาติ กลไกการป้องกันประเทศ รัฐมีสิทธิที่จะให้หนึ่งหรือหลายที่มีอยู่หรือ ... "

"สภาวิชาการ: ผลการประชุมเมื่อวันที่ 30 มกราคมในการประชุมสภาวิชาการของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กเมื่อวันที่ 30 มกราคมได้รับรางวัลเหรียญมหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กใบรับรองผู้ชนะการแข่งขัน 2011 เพื่อสนับสนุนเยาวชนชาวรัสเซีย นักวิทยาศาสตร์ที่มีปริญญาเอก ตำแหน่งศาสตราจารย์กิตติมศักดิ์ของ St. Petersburg State University การมอบรางวัล St. Petersburg University Prizes for Scientific Works การมอบตำแหน่งทางวิชาการ การเลือกตั้งหัวหน้าภาควิชา และการแข่งขันของคนงานด้านวิทยาศาสตร์และการสอน รองอธิการบดีฝ่ายวิจัย Nikolai Skvortsov ทำ...»

"หนึ่ง. บทบัญญัติทั่วไป เพื่อระบุและสนับสนุนนักวิจัยรุ่นใหม่ที่มีความสามารถ ส่งเสริมการเติบโตอย่างมืออาชีพของเยาวชนทางวิทยาศาสตร์ ส่งเสริมกิจกรรมสร้างสรรค์ของนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ของ Russian Academy of Sciences สถาบันอื่น ๆ องค์กรของรัสเซียและนักเรียนของสถาบันการศึกษาระดับสูงของรัสเซียในการดำเนินการ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ Russian Academy of Sciences มอบรางวัล 19 เหรียญสำหรับผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดประจำปีโดยได้รับรางวัล 50,000 รูเบิลสำหรับนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ของ Russian Academy of Sciences สถาบันอื่น ๆ องค์กรของรัสเซียและ 19 เหรียญ ... "

“คณะกรรมการสิทธิมนุษยชนแห่งการขจัดข้อเท็จจริงเกี่ยวกับการเลือกปฏิบัติทางเชื้อชาติหมายเลข 12 World Campaign for Human Rights เอกสารข้อเท็จจริงเรื่องสิทธิมนุษยชนเผยแพร่โดยศูนย์สิทธิมนุษยชนของสำนักงานสหประชาชาติ ณ เจนีวา สะท้อนถึงประเด็นด้านสิทธิมนุษยชนบางประเด็นที่อยู่ภายใต้การตรวจสอบอย่างใกล้ชิดหรืออยู่ในความสนใจเป็นพิเศษ สิ่งพิมพ์สิทธิมนุษยชน: เอกสารข้อเท็จจริงมีไว้สำหรับประชาชนทั่วไป มีวัตถุประสงค์เพื่อส่งเสริม...

“บทที่ 3 การควบคุมตลาดและของรัฐ รัฐเป็นองค์กรประเภทเดียวที่จัดการกับความรุนแรงอย่างเป็นระเบียบในวงกว้าง Murray Rothbard7 ฉันได้สนับสนุนมุมมองที่สมดุลเกี่ยวกับบทบาทของรัฐเสมอ โดยตระหนักถึงข้อจำกัดและความล้มเหลวของทั้งกลไกตลาดและรัฐ แต่มักจะสมมติเสมอว่าพวกเขาร่วมมือเป็นพันธมิตร Joseph Stiglitz8 คำถามหลัก: 3.1 ความล้มเหลวหรือความล้มเหลวของตลาดและความจำเป็นในการเป็นรัฐ ... "

2016 www.website - "ห้องสมุดอิเล็กทรอนิกส์ฟรี - สิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์"

เนื้อหาของเว็บไซต์นี้ถูกโพสต์เพื่อตรวจสอบ สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน
หากคุณไม่ตกลงที่จะโพสต์เนื้อหาของคุณบนเว็บไซต์นี้ โปรดเขียนถึงเรา เราจะลบออกภายใน 1-2 วันทำการ

บทนำ

บทที่ 1. สูตรทั่วไปของปัญหาการเสียรูปยางยืด-พลาสติก 25

1.1. จลนศาสตร์กระบวนการ 25

1.2. ความสัมพันธ์ที่เป็นส่วนประกอบของกระบวนการของการเสียรูปแบบจำกัดของพลาสติก-ยางยืด 32

1.3. คำชี้แจงปัญหาการเสียรูปอีลาสโตพลาสติกจำกัด 38

1.4. การตั้งค่ากระบวนการแยก 42

บทที่ 2 การสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการขึ้นรูปขั้นสุดท้าย 44

2.1. สูตรตัวเลขของปัญหา44

2.2. วิธีการบูรณาการของการแก้ไขความสัมพันธ์50

2.3. อัลกอริทึมสำหรับการแก้ปัญหาค่าขอบเขตของความยืดหยุ่นพลาสติก51

2.4. การตรวจสอบความถูกต้องของการดำเนินการตามแบบจำลองทางคณิตศาสตร์54

2.5. การวิเคราะห์พฤติกรรมของแบบจำลองภายใต้การเสียรูปขนาดเล็ก 57

2.6. การสร้างแบบจำลองกระบวนการแยกวัสดุไฟไนต์เอลิเมนต์ 58

2.7. การสร้างแบบจำลองสำหรับการแนะนำลิ่มแข็งในตัวเครื่องพลาสติกยืดหยุ่นกึ่งอนันต์ 60

2.8. กลไกการบัญชีสำหรับความเสียดทานในการตัดรุ่น 62

บทที่ 3 การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการตัด . 65

3.1. กระบวนการตัดฟรี 65

3.2. ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดเศษ 68

3.3. เงื่อนไขขอบเขตในการจำลอง 70

3.4. การใช้งานไฟไนต์เอลิเมนต์ของกระบวนการตัด 74

3.5. การจำลองการตัดแบบคงที่ 75

3.6. ทำซ้ำขั้นตอนที่ 77

3.7. เหตุผลในการเลือกขั้นตอนการคำนวณและจำนวนองค์ประกอบจำกัด 80

3.8. การเปรียบเทียบค่าแรงตัดที่พบและคำนวณจากการทดลอง 83

บรรณานุกรม

บทนำสู่การทำงาน

การทำลายโลหะในสภาวะจำกัดดังกล่าว ซึ่งมักไม่พบในการทดสอบวัสดุหรือในกระบวนการทางเทคโนโลยีอื่นๆ สามารถศึกษากระบวนการตัดบนแบบจำลองทางกายภาพในอุดมคติได้โดยใช้การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ ก่อนที่จะดำเนินการวิเคราะห์แบบจำลองทางกายภาพของกระบวนการตัด ขอแนะนำให้ทำความคุ้นเคยกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของโลหะและกลไกของการไหลและการทำลายของพลาสติก

รูปแบบการตัดที่ง่ายที่สุดคือการตัดสี่เหลี่ยม (มุมฉาก) เมื่อขอบตัดตั้งฉากกับเวกเตอร์ความเร็วตัดและรูปแบบการตัดเฉียงเมื่อตั้งค่ามุมเอียงของคมตัด

ขอบ ฉัน.

ข้าว. 1. (ก) แบบแผนของการตัดสี่เหลี่ยม (b) แบบแผนของการตัดเฉียง

ลักษณะการเกิดเศษสำหรับเคสที่พิจารณาจะใกล้เคียงกัน ผู้เขียนหลายคนแบ่งกระบวนการสร้างชิปออกเป็น 4 และ 3 ประเภท ดังนั้น การเกิดเศษมีสามประเภทหลักดังแสดงในรูปที่ 2: ก) เป็นระยะ ๆ รวมถึงการแยกองค์ประกอบชิปเป็นระยะ ๆ ในรูปแบบของเซ็กเมนต์ขนาดเล็ก b) การเกิดเศษต่อเนื่อง c) ต่อเนื่องกับการก่อตัวของการสะสมบนเครื่องมือ

บทนำ

ตามแนวคิดอื่น ในปี 1870 I. A. Time ได้เสนอการจำแนกประเภทของเศษที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดวัสดุต่างๆ ตามการจำแนกประเภทของ I. A. เวลาเมื่อตัดวัสดุโครงสร้างในสภาวะใด ๆ เศษสี่ประเภทจะเกิดขึ้น: องค์ประกอบ, ข้อต่อ, การระบายน้ำและการแตกหัก เศษองค์ประกอบ รอยต่อ และท่อระบายน้ำเรียกว่าเศษเฉือน เนื่องจากการก่อตัวเกี่ยวข้องกับความเค้นเฉือน เศษแตกหักบางครั้งเรียกว่าชิปแตกเนื่องจากการก่อตัวเกี่ยวข้องกับความเครียดแรงดึง ลักษณะของชิปทั้งหมดที่แสดงในรายการจะแสดงในรูปที่ 3.

ข้าว. 3. ประเภทของชิปตามการแบ่งเวลา

รูปที่ 3a แสดงการก่อตัวของชิปองค์ประกอบ ซึ่งประกอบด้วย "องค์ประกอบ" ที่แยกจากกันซึ่งมีรูปร่างใกล้เคียงกัน ไม่ได้เชื่อมต่อหรือเชื่อมต่อกันอย่างอ่อน ชายแดน ทีพีการแยกองค์ประกอบเศษที่ขึ้นรูปออกจากชั้นตัดเรียกว่าพื้นผิวตัดเฉือน

บทนำ8

ทางกายภาพมันเป็นพื้นผิวที่ในกระบวนการตัดจะเกิดการทำลายชั้นของการตัดเป็นระยะ

รูปที่ 36 แสดงการก่อตัวของชิปร่วม ไม่ได้แบ่งเป็นส่วนๆ พื้นผิวการบิ่นเพิ่งเริ่มปรากฏขึ้น แต่ไม่สามารถเจาะเศษผ่านความหนาทั้งหมดได้ ดังนั้นขี้เลื่อยจึงประกอบด้วยข้อต่อที่แยกจากกันโดยไม่ทำลายการเชื่อมต่อระหว่างกัน

ในรูปที่ 3v - การก่อตัวของชิประบายน้ำ คุณสมบัติหลักคือความต่อเนื่อง (ความต่อเนื่อง) หากไม่มีสิ่งกีดขวางขวางทางเศษ มันก็จะหลุดออกมาเป็นเทปต่อเนื่อง ม้วนเป็นเกลียวแบนหรือเป็นเกลียว จนกว่าเศษส่วนของเศษจะแตกออกตามน้ำหนักของมันเอง พื้นผิวของชิป 1 - ติดกับพื้นผิวด้านหน้าของเครื่องมือเรียกว่าพื้นผิวสัมผัส มันค่อนข้างเรียบ และที่ความเร็วตัดสูง มันจะถูกขัดเงาอันเป็นผลมาจากการเสียดสีกับพื้นผิวด้านหน้าของเครื่องมือ พื้นผิวด้านตรงข้าม 2 เรียกว่าพื้นผิวอิสระ (ด้าน) ของชิป มันถูกปกคลุมด้วยรอยหยักเล็ก ๆ และมีลักษณะอ่อนนุ่มที่ความเร็วตัดสูง เศษจะสัมผัสกับพื้นผิวด้านหน้าของเครื่องมือภายในพื้นที่สัมผัส ซึ่งระบุความกว้างด้วย C และความยาวเท่ากับความยาวของใบมีดหลัก ขึ้นอยู่กับประเภทและคุณสมบัติของวัสดุที่กำลังดำเนินการและความเร็วในการตัด ความกว้างของพื้นที่สัมผัสจะมากกว่าความหนาของชั้นตัด 1.5–6 เท่า

รูปที่ 3g แสดงการก่อตัวของเศษหัก ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนที่แยกจากกันซึ่งมีรูปร่างและขนาดต่างกัน การเกิดเศษแตกหักจะมาพร้อมกับฝุ่นโลหะละเอียด พื้นผิวการทำลายล้าง tpสามารถอยู่ใต้พื้นผิวการตัดได้ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ส่วนหลังถูกปกคลุมด้วยเศษของเศษ

บทนำ 9

ตามที่ระบุไว้ ประเภทของเศษขึ้นอยู่กับประเภทและคุณสมบัติทางกลของวัสดุที่กำลังดำเนินการเป็นส่วนใหญ่ เมื่อตัดวัสดุที่มีความเหนียว การก่อตัวของเศษสามประเภทแรกเป็นไปได้: องค์ประกอบ, ข้อต่อและการระบายน้ำ เมื่อความแข็งและความแข็งแรงของวัสดุที่แปรรูปเพิ่มขึ้น เศษท่อระบายน้ำจะกลายเป็นเศษร่วม แล้วกลายเป็นเศษชิ้นส่วน เมื่อทำการประมวลผลวัสดุที่เปราะ จะเกิดเศษที่เป็นองค์ประกอบหรือเกิดเศษแตกหักได้ยากขึ้น ด้วยการเพิ่มความแข็งของวัสดุ เช่น เหล็กหล่อ เศษธาตุจะเปลี่ยนเป็นเศษหัก

จากพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของเครื่องมือ ประเภทเศษได้รับผลกระทบมากที่สุดจากมุมคายและมุมเอียงของใบมีดหลัก เมื่อทำการประมวลผลวัสดุที่มีความเหนียว อิทธิพลของมุมเหล่านี้โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกัน: เมื่อมันเพิ่มขึ้น เศษที่เป็นองค์ประกอบจะกลายเป็นชิ้นต่อแล้วจึงกลายเป็นชิ้นระบายน้ำ เมื่อตัดวัสดุที่เปราะที่มุมคายขนาดใหญ่ เศษหักอาจเกิดขึ้น ซึ่งเมื่อมุมคายลดลง จะกลายเป็นองค์ประกอบ เมื่อมุมเอียงของใบมีดหลักเพิ่มขึ้น เศษจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นเศษธาตุ

ประเภทของเศษจะขึ้นอยู่กับอัตราป้อน (ความหนาของชั้นตัด) และความเร็วตัด ความลึกของการตัด (ความกว้างของชั้นตัด) แทบไม่มีผลกระทบต่อประเภทของเศษ การเพิ่มขึ้นของอัตราป้อน (ความหนาของชั้นตัด) นำไปสู่การเปลี่ยนวัสดุที่มีความเหนียว การเปลี่ยนจากเศษทิ้งไปเป็นเศษข้อต่อและเศษองค์ประกอบอย่างสม่ำเสมอ เมื่อตัดวัสดุที่เปราะ ด้วยอัตราป้อนที่เพิ่มขึ้น เศษธาตุจะกลายเป็นเศษหัก

ผลกระทบที่ยากที่สุดต่อประเภทเศษคือความเร็วตัด เมื่อตัดเหล็กโครงสร้างคาร์บอนและโลหะผสมส่วนใหญ่ ถ้าเราไม่รวมโซนความเร็วตัดที่ na-

บทนำ 10

การเติบโต เมื่อความเร็วตัดเพิ่มขึ้น เศษจากองค์ประกอบจะกลายเป็นข้อต่อ แล้วจึงระบายออก อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการแปรรูปเหล็กและโลหะผสมที่ทนความร้อน ไททาเนียมอัลลอยด์ ในทางกลับกัน การเพิ่มความเร็วตัดจะทำให้เศษเดรนกลายเป็นชิ้นหนึ่ง สาเหตุทางกายภาพของปรากฏการณ์นี้ยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างถี่ถ้วน การเพิ่มความเร็วตัดในการประมวลผลวัสดุที่เปราะจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนเศษของเศษเป็นเศษองค์ประกอบโดยการลดขนาดขององค์ประกอบแต่ละชิ้นและการเสริมแรงของพันธะระหว่างพวกเขา

ด้วยพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของเครื่องมือและสภาวะการตัดเฉือนที่ใช้ในการผลิต เศษประเภทหลักเมื่อตัดวัสดุพลาสติกมักจะคายเศษและเศษที่มีข้อต่อน้อยกว่า เศษประเภทหลักในการตัดวัสดุที่เปราะคือเศษวัสดุ ยังไม่มีการศึกษาการก่อตัวของเศษวัสดุในระหว่างการตัดวัสดุที่เหนียวและเปราะ เหตุผลก็คือความซับซ้อนในคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของทั้งกระบวนการเปลี่ยนรูปพลาสติกแบบยืดหยุ่นขนาดใหญ่และกระบวนการแยกวัสดุ

รูปร่างและประเภทของหัวกัดในการผลิตขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานเป็นหลัก: บนเครื่องกลึง, ม้าหมุน, ป้อมมีด, กบไสไม้และสล็อตเตอร์, เครื่องกลึงอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติ และเครื่องจักรพิเศษ หัวกัดที่ใช้ในงานวิศวกรรมเครื่องกลสมัยใหม่ จำแนกตามการออกแบบ (ของแข็ง, คอมโพสิต, สำเร็จรูป, การจับยึด, ปรับได้) ตามประเภทของการแปรรูป (ผ่าน, การตัด, การตัด, การคว้าน, รูปทรง, เกลียว) โดยธรรมชาติของการแปรรูป (หยาบ, การตกแต่ง , สำหรับการกลึงละเอียด) ตามการติดตั้งที่สัมพันธ์กับชิ้นส่วน (แนวรัศมี, แนวโค้ง, ขวา, ซ้าย) ตามรูปร่างของส่วนแกน (สี่เหลี่ยม สี่เหลี่ยม กลม) ตามวัสดุ

บทนำ

ชิ้นส่วนของกระบอกสูบ (จากเหล็กกล้าความเร็วสูง จากโลหะผสมแข็ง จากเซรามิก จากวัสดุแข็งพิเศษ) โดยมีอุปกรณ์บดเศษ

การจัดเรียงร่วมกันของส่วนการทำงานและตัวเครื่องจะแตกต่างกันสำหรับใบมีดประเภทต่างๆ: สำหรับใบมีดกลึง ปลายของใบมีดมักจะอยู่ที่ระดับระนาบด้านบนของตัวเครื่อง สำหรับเครื่องไส - ที่ระดับการรองรับ ระนาบของร่างกายสำหรับหัวกัดที่น่าเบื่อที่มีหน้าตัดเป็นวงกลม - ตามแกนของร่างกายหรือด้านล่าง ตัวมีดคัตเตอร์ในเขตตัดมีความสูงที่สูงกว่าเล็กน้อย - เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งแกร่ง

ทั้งการออกแบบหัวกัดโดยรวมและองค์ประกอบโครงสร้างที่แยกจากกันนั้นได้มาตรฐานทั้งสองแบบ เพื่อให้การออกแบบและขนาดการเชื่อมต่อของตัวจับยึดเครื่องมือเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน จึงได้นำชุดส่วนแกน mm ต่อไปนี้มาใช้: สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีด้าน a = 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 มม. สี่เหลี่ยม 16x10; 20x12; 20x16; 25x16; 25x20; 32x20; 21x25; 40x25;40x32;50x32; 50x40; 63x50 (อัตราส่วนภาพ H:B=1.6 ใช้สำหรับการเก็บผิวกึ่งละเอียดและการเก็บผิวละเอียด และ H:B=1.25 สำหรับการกัดหยาบ)

ตัวจำแนกประเภทผลิตภัณฑ์ All-Russian มีฟันกราม 8 กลุ่มโดยมี 39 ประเภท มีการเผยแพร่มาตรฐานและข้อกำหนดประมาณ 60 รายการสำหรับการออกแบบใบมีด นอกจากนี้ เม็ดมีดเหล็กกล้าความเร็วสูงขนาดมาตรฐาน 150 ขนาดสำหรับหัวกัดทุกประเภท, เม็ดมีดคาร์ไบด์ประสานขนาดมาตรฐานประมาณ 500 ขนาด, เม็ดมีดไม่ลับคมหลายแง่มุม 32 ชนิด (ขนาดมาตรฐานมากกว่า 130 ขนาด) ได้รับมาตรฐาน ในกรณีที่ง่ายที่สุด เครื่องตัดจะมีรูปแบบเป็นลิ่มที่แข็งแน่นอน โดยไม่คำนึงถึงพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตจำนวนมาก

พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตหลักของเครื่องตัดโดยคำนึงถึงข้างต้น

นัดรับหลังมุม แต่- ลดแรงเสียดทานของพื้นผิวด้านหลังบนชิ้นงาน และทำให้แน่ใจได้ว่าเครื่องตัดจะเคลื่อนที่ไปตามชิ้นงานโดยไม่ถูกขัดขวาง

บทนำ12

อิทธิพลของมุมกวาดล้างที่มีต่อสภาวะการตัดเฉือนนั้นเกิดจากแรงปกติของการฟื้นฟูแบบยืดหยุ่นของพื้นผิวการตัดและแรงเสียดทานที่กระทำต่อคมตัดจากด้านข้างของชิ้นงาน

เมื่อมุมด้านหลังเพิ่มขึ้น มุมลับคมจะลดลง และด้วยเหตุนี้ความแข็งแรงของใบมีดจึงลดลง ความหยาบของพื้นผิวกลึงเพิ่มขึ้น และการขจัดความร้อนไปยังตัวหัวกัดจะเสื่อมลง

ด้วยมุมหลบที่ลดลง ความเสียดทานบนพื้นผิวกลึงเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงตัด การสึกหรอของหัวกัดเพิ่มขึ้น การปล่อยความร้อนที่หน้าสัมผัสเพิ่มขึ้น แม้ว่าสภาวะการถ่ายเทความร้อนจะดีขึ้น และความหนาของพลาสติกที่เปลี่ยนรูปได้ ชั้นบนพื้นผิวกลึงเพิ่มขึ้น ภายใต้เงื่อนไขที่ขัดแย้งกันดังกล่าว ค่ามุมหลบหลีกควรมีค่าที่เหมาะสมที่สุด ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุที่กำลังดำเนินการ วัสดุของใบมีดตัด และพารามิเตอร์ของชั้นตัด

คู่มือให้ค่าเฉลี่ยของค่ามุมที่เหมาะสมที่สุด แต่ได้รับการยืนยันจากผลการทดสอบทางอุตสาหกรรม ค่าที่แนะนำสำหรับมุมด้านหลังของฟันหน้าแสดงไว้ในตารางที่ 1

บทนำ13

การแต่งตั้งมุมด้านหน้า ที่- ลดการเสียรูปของชั้นตัดและช่วยให้การไหลของเศษง่ายขึ้น

ผลกระทบของมุมคายที่มีต่อสภาพการตัด: การเพิ่มมุมคาย ที่ช่วยให้กระบวนการตัดง่ายขึ้นโดยการลดแรงตัด อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ความแข็งแรงของลิ่มตัดจะลดลงและการระบายความร้อนที่ตัวหัวกัดจะเสื่อมลง การลดมุม ที่เพิ่มความต้านทานของใบมีดรวมถึงมิติ

ข้าว. 6. รูปร่างของพื้นผิวด้านหน้าของฟันหน้า: a - แบนลบมุม; b - โค้งด้วยการลบมุม

ค่ามุมคายและรูปร่างของพื้นผิวด้านหน้าได้รับอิทธิพลอย่างมากไม่เพียงแค่คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุที่กำลังดำเนินการ แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติของวัสดุเครื่องมือด้วย ใช้รูปแบบที่เรียบและโค้ง (มีหรือไม่มีการลบมุม) ของพื้นผิวด้านหน้า (รูปที่ 1.16)

พื้นผิวด้านหน้าเรียบใช้สำหรับหัวกัดทุกประเภทของวัสดุเครื่องมือ ในขณะที่ลบมุมแบบแข็งที่ใบมีดด้านล่าง

มุม ยูวี-^~5 -สำหรับเครื่องตัดเหล็กความเร็วสูงและ ที่ฉ =-5..-25 . สำหรับหัวกัดคาร์ไบด์ เซรามิกทุกประเภท และวัสดุแข็งพิเศษสังเคราะห์

สำหรับงานในสภาวะที่ยากลำบาก (การตัดด้วยการกระแทก โดยมีค่าเผื่อที่ไม่สม่ำเสมอ เมื่อตัดเฉือนเหล็กกล้าแข็งและชุบแข็ง) เมื่อใช้วัสดุตัดเฉือนที่แข็งและเปราะ (เซรามิกแร่ วัสดุสังเคราะห์ซุปเปอร์ฮาร์ด โลหะผสมแข็งที่มีปริมาณโคบอลต์ต่ำ) สามารถใช้หัวกัดได้

บทนำ

ให้ตัดด้วยพื้นผิวเรียบด้านหน้า โดยไม่มีการลบมุมที่มีมุมคราดลบ

หัวกัดที่ทำจากเหล็กกล้าความเร็วสูงและโลหะผสมแข็งที่มีพื้นผิวเรียบโดยไม่มีการลบมุมที่มี ^ = 8..15 ใช้สำหรับแปรรูปวัสดุที่เปราะบางซึ่งทำให้เกิดเศษแตกหัก (เหล็กหล่อ ทองแดง) ด้วยความหนาของการตัดที่น้อยเมื่อเทียบกับรัศมีของคมตัด มุมคายแทบไม่มีผลกระทบต่อกระบวนการตัด เนื่องจากชั้นของการตัดถูกเปลี่ยนรูปและเปลี่ยนเป็นเศษด้วยคมรัศมีที่โค้งมน ในกรณีนี้ มุมด้านหน้าของวัสดุเครื่องมือทุกประเภทยอมรับได้ภายใน 0...5 0 ค่ามุมคายมีผลอย่างมากต่อความทนทานของใบมีด

การกำหนดมุมหลักในแผน - เปลี่ยนอัตราส่วนระหว่างความกว้าง ขและความหนา แต่ตัดที่ระยะกินลึกคงที่ tและยื่น เอส

การลดมุม เพิ่มความแข็งแรงของปลายเครื่องมือ ปรับปรุงการกระจายความร้อน เพิ่มอายุการใช้งานเครื่องมือแต่เพิ่มแรงตัด พีz และ, Rที่ เพิ่มขึ้น

การบีบและการเสียดสีบนพื้นผิวที่ผ่านการบำบัดจะสร้างสภาวะสำหรับการสั่นสะเทือน ด้วยการเพิ่มขึ้น ชิปจะหนาขึ้นและแตกได้ดีขึ้น

การออกแบบหัวกัด โดยเฉพาะแบบที่มีเม็ดมีดคาร์ไบด์แบบจับยึดด้วยกลไก ให้ช่วงของมุม #>: 90, 75, 63, 60, 50, 45, 35, 30, 20, 10 ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเลือกมุมได้ ซึ่งเหมาะสมกับเงื่อนไขที่กำหนดมากที่สุด

กระบวนการแยกวัสดุขึ้นอยู่กับรูปร่างของใบมีด จากการตัดพบว่ามีการแยกโลหะ คาดว่ากระบวนการนี้รวมถึงการทำลายด้วยการก่อตัวและการพัฒนาของรอยแตก ในขั้นต้น แนวคิดเกี่ยวกับกระบวนการตัดเฉือนนี้เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป แต่ต่อมามีข้อสงสัยเกี่ยวกับรอยร้าวที่อยู่ด้านหน้าเครื่องมือตัด

Malloch และ Ruliks เป็นกลุ่มแรกที่เชี่ยวชาญการถ่ายภาพไมโครของเขตการก่อตัวของเศษไม้ และสังเกตเห็นรอยแตกที่ด้านหน้าของเครื่องตัด ขณะที่ Kik ได้ข้อสรุปที่ตรงกันข้ามจากการศึกษาที่คล้ายคลึงกัน ด้วยความช่วยเหลือของเทคนิคไมโครโฟโต้ขั้นสูง พบว่าการตัดโลหะขึ้นอยู่กับกระบวนการไหลของพลาสติก ตามกฎแล้วภายใต้สภาวะปกติจะไม่เกิดรอยแตกชั้นนำซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น

ตามการปรากฏตัวของการเสียรูปของพลาสติกที่แพร่กระจายไปข้างหน้าของเครื่องตัด มันถูกสร้างขึ้นโดยสังเกตกระบวนการของการเกิดเศษภายใต้กล้องจุลทรรศน์ที่ความเร็วตัดต่ำมากของคำสั่ง วี- 0,002 เมตร/นาทีนอกจากนี้ยังเห็นได้จากผลการศึกษาทางโลหะวิทยาของการเสียรูปของเกรนในเขตการก่อตัวของเศษ (รูปที่ 7) ควรสังเกตว่าการสังเกตกระบวนการสร้างเศษภายใต้กล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นว่ากระบวนการเปลี่ยนรูปพลาสติกไม่เสถียรในเขตการก่อตัวของเศษ ขอบเขตเริ่มต้นของเขตการก่อตัวของเศษไม้เปลี่ยนตำแหน่งเนื่องจากการวางแนวที่แตกต่างกันของระนาบผลึกศาสตร์ของเกรนแต่ละเม็ดของโลหะที่กำลังดำเนินการ มีความเข้มข้นเป็นระยะ ๆ ของการเสียรูปเฉือนที่ขอบเขตสุดท้ายของเขตการก่อตัวของเศษซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการเปลี่ยนรูปพลาสติกเป็นระยะ ๆ สูญเสียความเสถียรและขอบเขตด้านนอกของโซนพลาสติกได้รับการบิดเบือนในท้องถิ่นและรูปแบบฟันที่ขอบด้านนอก ของชิป

ท^- \ : " จี

บทนำ

ข้าว. 7. รูปร่างของโซนการก่อตัวของเศษที่จัดตั้งขึ้นโดยการศึกษาการตัดแบบอิสระด้วยความช่วยเหลือของการถ่ายทำ

ข้าว. 8. ไมโครกราฟของโซนการก่อตัวของเศษเมื่อตัดเหล็กที่ความเร็วต่ำ ไมโครกราฟจะสรุปขอบเขตเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของเขตการก่อตัวของเศษ (กำลังขยาย 100x)

ดังนั้น เราสามารถพูดได้เฉพาะตำแหน่งที่น่าจะเป็นไปได้โดยเฉลี่ยของขอบเขตของเขตสร้างเศษและการกระจายที่น่าจะเป็นไปได้โดยเฉลี่ยของการเปลี่ยนรูปพลาสติกภายในเขตการก่อตัวของเศษ

การกำหนดที่แน่นอนของสภาวะความเครียดและการเสียรูปของโซนพลาสติกโดยวิธีการของกลไกพลาสติกทำให้เกิดปัญหาอย่างมาก ขอบเขตของพื้นที่พลาสติกไม่ได้ถูกกำหนดและจะต้องกำหนดด้วยตัวเอง ส่วนประกอบความเค้นในบริเวณพลาสติกเปลี่ยนแปลงอย่างไม่สมส่วน กล่าวคือ การเปลี่ยนรูปพลาสติกของชั้นตัดใช้ไม่ได้กับกรณีของการโหลดอย่างง่าย

วิธีการคำนวณที่ทันสมัยทั้งหมดสำหรับการตัดเฉือนนั้นสร้างขึ้นจากการศึกษาทดลอง วิธีการทดลองที่สมบูรณ์ที่สุดถูกนำเสนอใน เมื่อศึกษากระบวนการสร้างเศษขนาดและรูปร่างของเขตการเสียรูปจะใช้วิธีการทดลองต่างๆ ตาม V.F. Bobrov การจำแนกประเภทต่อไปนี้ถูกนำเสนอ:

วิธีการสังเกตด้วยสายตาด้านข้างของตัวอย่างที่ตัดโดยอิสระจะถูกขัดเงาหรือใช้ตารางสี่เหลี่ยมขนาดใหญ่ เมื่อตัดด้วยความเร็วต่ำ อาจใช้การบิดเบี้ยวของกริด การเสียดสี และการย่นของพื้นผิวขัดเงาของตัวอย่างเพื่อตัดสินขนาดและรูปร่างของโซนการเปลี่ยนรูป และสร้างแนวคิดภายนอกว่าชั้นตัดหลังเป็นอย่างไร

บทนำ17

ค่อยๆเปลี่ยนเป็นขี้เลื่อย วิธีการนี้เหมาะสำหรับการตัดที่ความเร็วต่ำมากไม่เกิน 0.2 - 0.3 ม./นาที และให้แนวคิดเชิงคุณภาพของกระบวนการสร้างเศษเท่านั้น

วิธีการถ่ายด้วยความเร็วสูงให้ผลลัพธ์ที่ดีเมื่อถ่ายภาพที่ความถี่ประมาณ 10,000 เฟรมต่อวินาที และช่วยให้คุณค้นหาคุณสมบัติของกระบวนการสร้างเศษที่ความเร็วตัดที่ใช้งานจริงได้

วิธีการแบ่งตารางขึ้นอยู่กับการใช้ตารางการหารสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่ถูกต้องแม่นยำด้วยขนาดเซลล์ 0.05 - 0.15 มม. ตารางแบ่งถูกนำไปใช้ในรูปแบบต่างๆ: โดยการกลิ้งด้วยหมึกพิมพ์ การกัด การทับถมด้วยสุญญากาศ การพิมพ์หน้าจอ รอยขีดข่วน ฯลฯ วิธีที่แม่นยำและง่ายที่สุดคือการเกาด้วยหัวกดเพชรบนอุปกรณ์ PMTZ สำหรับการวัดความแข็งระดับไมโครหรือแบบสากล กล้องจุลทรรศน์. เพื่อให้ได้โซนการเปลี่ยนรูปที่ไม่บิดเบี้ยวซึ่งสอดคล้องกับขั้นตอนหนึ่งของการก่อตัวของเศษไม้ อุปกรณ์พิเศษจะใช้สำหรับการยุติกระบวนการตัด "ทันที" ซึ่งเครื่องตัดถูกดึงออกมาจากใต้เศษด้วยสปริงแรงหรือพลังงานระเบิดจากประจุผง บนรากของเศษที่ได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้อุปกรณ์ วัดขนาดของเซลล์ของเส้นแบ่งที่บิดเบี้ยวอันเป็นผลมาจากการเสียรูป การใช้อุปกรณ์ของทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของความเป็นพลาสติกทำให้สามารถกำหนดประเภทของสถานะการบิดเบี้ยว ขนาดและรูปร่างของเขตการเสียรูป ความเข้มของการเสียรูปที่จุดต่างๆ ของเขตการเสียรูป และพารามิเตอร์อื่นๆ ที่แสดงคุณลักษณะเชิงปริมาณของชิป กระบวนการสร้างโดยขนาดของเส้นแบ่งที่บิดเบี้ยว

วิธีการทางโลหะวิทยารูตของชิปที่ได้รับโดยใช้อุปกรณ์สำหรับหยุดการตัดแบบ "ทันที" จะถูกตัดออก ด้านข้างของชิปได้รับการขัดอย่างระมัดระวัง แล้วจึงแกะสลักด้วยรีเอเจนต์ที่เหมาะสม ไมโครเซกชันที่เป็นผลลัพธ์ของรูทของชิปจะถูกตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์กำลังขยาย 25-200 เท่า หรือใช้ไมโครกราฟ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

บทนำ

เศษและโซนการเปลี่ยนรูปเมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างของวัสดุที่ไม่มีรูปร่าง ทิศทางของพื้นผิวการเสียรูปทำให้สามารถกำหนดขอบเขตของเขตการเปลี่ยนรูปและตัดสินกระบวนการเปลี่ยนรูปที่เกิดขึ้นได้

วิธีการวัดความแข็งระดับไมโครเนื่องจากมีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างระดับของการเสียรูปพลาสติกและความแข็งของวัสดุที่เปลี่ยนรูป การวัดความแข็งระดับจุลภาคของรูทของชิปทำให้เกิดความคิดทางอ้อมเกี่ยวกับความเข้มของการเสียรูปในปริมาตรต่างๆ ของเขตการเปลี่ยนรูป ในการทำเช่นนี้ อุปกรณ์ PMT-3 จะวัดความแข็งระดับไมโครที่จุดต่างๆ ของรูทชิป และสร้างไอโซสเคลียส (เส้นของความแข็งคงที่) ซึ่งคุณสามารถกำหนดขนาดของความเค้นเฉือนในเขตการเปลี่ยนรูปได้

วิธีโพลาไรเซชัน - ออปติคัลหรือวิธีความยืดหยุ่นด้วยแสงนั้นขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าวัตถุไอโซทรอปิกที่โปร่งใสจะกลายเป็นแอนไอโซทรอปิกเมื่อสัมผัสกับแรงภายนอก และหากมองพวกมันในแสงโพลาไรซ์ รูปแบบการรบกวนจะทำให้สามารถกำหนดขนาดและเครื่องหมายของความเครียดจากการกระทำได้ วิธีการโพลาไรซ์-ออปติคัลสำหรับกำหนดความเค้นในเขตการเปลี่ยนรูปมีการใช้งานที่จำกัดด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้ วัสดุโปร่งใสที่ใช้ในการตัดมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่แตกต่างจากโลหะทางเทคนิคอย่างสิ้นเชิง นั่นคือ เหล็กและเหล็กหล่อ วิธีการนี้ให้ค่าที่แน่นอนของความเค้นปกติและความเค้นเฉือนเฉพาะในบริเวณยืดหยุ่นเท่านั้น ดังนั้นโดยใช้วิธีการโพลาไรซ์ - ออปติคัลจึงเป็นไปได้ที่จะได้เฉพาะแนวคิดเชิงคุณภาพและโดยประมาณของการกระจายความเค้นในเขตการเปลี่ยนรูป

วิธีการทางกลและการถ่ายภาพรังสีใช้เพื่อศึกษาสถานะของชั้นผิวที่วางอยู่ใต้พื้นผิวที่ผ่านการบำบัดแล้ว วิธีการทางกลที่พัฒนาโดย N. N. Davidenkov ใช้เพื่อกำหนดความเค้นของประเภทแรกซึ่งมีความสมดุลในบริเวณของร่างกายซึ่งใหญ่กว่าขนาดของเม็ดคริสตัล วิธีการอยู่กับ

บทนำ 19

พื้นผิวของตัวอย่างที่ตัดจากชิ้นส่วนที่กลึง โดยชั้นวัสดุที่บางมากจะถูกลบออกตามลำดับ และใช้สเตรนเกจเพื่อวัดการเสียรูปของตัวอย่าง การเปลี่ยนขนาดของตัวอย่างนำไปสู่ความจริงที่ว่าภายใต้การกระทำของความเค้นตกค้างนั้นจะไม่สมดุลและเสียรูป จากความเครียดที่วัดได้ เราสามารถตัดสินขนาดและสัญญาณของความเค้นตกค้างได้

จากที่กล่าวมาข้างต้น เราสามารถสรุปได้ว่าวิธีการทดลองที่มีความซับซ้อนและการบังคับใช้มีจำกัดในด้านกระบวนการศึกษาและความสม่ำเสมอในกระบวนการตัด เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูง ข้อผิดพลาดในการวัดปริมาณมาก และความขาดแคลนพารามิเตอร์ที่วัดได้

มีความจำเป็นต้องเขียนแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สามารถแทนที่การวิจัยเชิงทดลองในด้านการตัดโลหะ และใช้ฐานการทดลองในขั้นตอนการยืนยันแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เท่านั้น ปัจจุบันมีการใช้วิธีการหลายอย่างในการคำนวณแรงตัดที่ไม่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง แต่ได้มาจากวิธีการเหล่านี้

การวิเคราะห์สูตรที่รู้จักสำหรับการกำหนดแรงและอุณหภูมิการตัดได้ดำเนินการตามที่ได้รับสูตรแรกในรูปแบบของระดับการพึ่งพาเชิงประจักษ์สำหรับการคำนวณองค์ประกอบหลักของแรงตัดของรูปแบบ:

พี = ค พี ฉ พี sy K พี

ที่ไหน พุธจี - ค่าสัมประสิทธิ์คำนึงถึงอิทธิพลต่อความแข็งแกร่งของเงื่อนไขถาวรบางอย่าง *ร-ความลึกของการตัด $^,- อาหารตามยาว ถึงR- ปัจจัยการตัดทั่วไป xyz- เลขชี้กำลัง

บทนำ 20

ข้อเสียเปรียบหลักของสูตรนี้คือการขาดการเชื่อมต่อทางกายภาพที่เด่นชัดกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่รู้จักในการตัด ข้อเสียที่สองคือสัมประสิทธิ์การทดลองจำนวนมาก

จากข้อมูลทั่วไปของข้อมูลการทดลองทำให้สามารถระบุได้ว่าเส้นสัมผัสเฉลี่ยกระทำที่พื้นผิวด้านหน้าของเครื่องมือ

แรงดันไฟฟ้า qF = 0.285^ , โดยที่ &ถึงคือค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดที่แท้จริง บนพื้นฐานนี้ AA Rozenberg ได้สูตรอื่นในการคำนวณองค์ประกอบหลักของแรงตัด:

(90-y)"เพราะ/

-- їїdG + บาป/

พีz=0.28SKab(2.05Kเอ-0,55)

2250QK Qm5(9Q - จ) "

ที่ไหน Kommersant- ความกว้างของชั้นตัด

ข้อเสียของสูตรนี้คือแต่ละสูตรเฉพาะ

ในกรณีของการคำนวณแรง จำเป็นต้องมีการกำหนดพารามิเตอร์ ถึงแต่ และ$kทดลองซึ่งลำบากมาก จากการทดลองหลายครั้งพบว่าเมื่อเปลี่ยนแนวเฉือนโค้งเป็นเส้นตรง มุม ที่ใกล้เคียงกับ 45 ดังนั้นสูตรจะอยู่ในรูปแบบ:

dcos ที่

พีz = - "- r + บาป^

tg arccos

จากการทดลอง เกณฑ์นี้ไม่สามารถใช้เป็นเกณฑ์สากลที่ใช้กับสภาวะเครียดใดๆ ได้ อย่างไรก็ตาม มันถูกใช้เป็นฐานในการคำนวณทางวิศวกรรม

เกณฑ์ของความเค้นสัมผัสที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกณฑ์นี้เสนอโดย Tresca เพื่ออธิบายสภาพความเป็นพลาสติก อย่างไรก็ตาม เกณฑ์นี้สามารถใช้เป็นเกณฑ์ความแข็งแรงสำหรับวัสดุที่เปราะบางได้ ความล้มเหลวเกิดขึ้นเมื่อแรงเฉือนสูงสุด

r สูงสุด = gir "x ~ ข)ถึงค่าบางอย่าง (สำหรับวัสดุแต่ละอย่างของมันเอง)

สำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียม เกณฑ์นี้เมื่อเปรียบเทียบข้อมูลการทดลองกับข้อมูลที่คำนวณได้ ให้ผลลัพธ์ที่ยอมรับได้ สำหรับวัสดุอื่นๆ ไม่มีข้อมูลดังกล่าว ดังนั้น การบังคับใช้เกณฑ์นี้จึงไม่สามารถยืนยันหรือหักล้างได้

นอกจากนี้ยังมี เกณฑ์ด้านพลังงานหนึ่งในนั้นคือสมมติฐาน Huber-Mises-Genka ตามการทำลายเกิดขึ้น / เมื่อพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างถึงค่าจำกัด

บทนำ23

เชนยา เกณฑ์นี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองที่น่าพอใจสำหรับโลหะโครงสร้างและโลหะผสมต่างๆ ความยากในการใช้เกณฑ์นี้อยู่ในการทดลองหาค่าจำกัด

เกณฑ์สำหรับความแข็งแรงของวัสดุที่ทนต่อแรงตึงและแรงกดไม่เท่ากัน ได้แก่ เกณฑ์ Schleicher, Balandin, Mirolyubov, Yagn ข้อเสีย ได้แก่ ความซับซ้อนของการใช้งานและการยืนยันที่ไม่ดีโดยการตรวจสอบทดลอง

ควรสังเกตว่าไม่มีแนวคิดเดียวสำหรับกลไกการทำลายล้างตลอดจนเกณฑ์สากลสำหรับการทำลายล้าง ซึ่งจะสามารถตัดสินกระบวนการทำลายล้างได้อย่างชัดเจน ในขณะนี้ เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการพัฒนาทฤษฎีที่ดีของกรณีพิเศษหลายๆ กรณีเท่านั้น และพยายามสรุปให้ทั่วถึง การใช้งานจริงในการคำนวณทางวิศวกรรมของแบบจำลองการแตกหักที่ทันสมัยส่วนใหญ่ยังไม่สามารถใช้ได้

การวิเคราะห์วิธีการข้างต้นเพื่ออธิบายทฤษฎีการแยกช่วยให้เราสามารถระบุคุณลักษณะเฉพาะดังต่อไปนี้:

วิธีการที่มีอยู่เพื่ออธิบายกระบวนการทำลายล้างเป็นที่ยอมรับได้ในระยะเริ่มต้นของกระบวนการทำลายล้างและในการแก้ปัญหาในการประมาณครั้งแรก

แบบจำลองกระบวนการควรยึดตามคำอธิบายของฟิสิกส์ของกระบวนการตัด ไม่ใช่ข้อมูลการทดลองทางสถิติ

จำเป็นต้องใช้แทนความสัมพันธ์ของทฤษฎีเชิงเส้นของความยืดหยุ่น ความสัมพันธ์ไม่เชิงเส้นทางกายภาพที่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงในรูปร่างและปริมาตรของร่างกายภายใต้การเสียรูปขนาดใหญ่

วิธีทดลองสามารถให้ข้อมูลได้อย่างชัดเจน

บทนำ

ข้อมูลเกี่ยวกับพฤติกรรมทางกลของวัสดุในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดและพารามิเตอร์ของกระบวนการตัด

จากที่กล่าวมาข้างต้น วัตถุประสงค์หลักของงานคือการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการแยกซึ่งอนุญาตให้พิจารณาทุกขั้นตอนของกระบวนการบนพื้นฐานของความสัมพันธ์เชิงประกอบสากลโดยเริ่มจากขั้นตอนของการเสียรูปยืดหยุ่นและสิ้นสุดด้วยขั้นตอนการแยกเศษและชิ้นงานและ เพื่อตรวจสอบรูปแบบของกระบวนการกำจัดเศษ

ในบทแรกวิทยานิพนธ์นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการเปลี่ยนรูปแบบจำกัด ซึ่งเป็นสมมติฐานหลักของแบบจำลองการแตกหัก ปัญหาของการตัดมุมฉากเกิดขึ้น

ในบทที่สองภายในกรอบของทฤษฎีที่อธิบายไว้ในบทแรก มีการสร้างแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ของกระบวนการตัด การวิเคราะห์กลไกการเสียดสีและการทำลายล้างให้สัมพันธ์กับแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ ดำเนินการทดสอบอัลกอริธึมที่ได้รับอย่างครอบคลุม

ในบทที่สามมีการอธิบายสูตรทางกายภาพและทางคณิตศาสตร์ของปัญหาทางเทคโนโลยีของการนำชิปออกจากตัวอย่าง กลไกการสร้างแบบจำลองกระบวนการและการใช้งานไฟไนต์เอลิเมนต์มีการอธิบายโดยละเอียด ทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบข้อมูลที่ได้รับกับการศึกษาเชิงทดลอง โดยสรุปเกี่ยวกับการบังคับใช้ของแบบจำลอง

บทบัญญัติหลักและผลงานได้รับการรายงานในการประชุมทางวิทยาศาสตร์ All-Russian "ปัญหาสมัยใหม่ของคณิตศาสตร์กลศาสตร์และสารสนเทศ" (Tula, 2002) เช่นเดียวกับที่โรงเรียนฤดูหนาวเกี่ยวกับกลศาสตร์ต่อเนื่อง (ระดับการใช้งาน, 2003) ที่ การประชุมทางวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ "ปัญหาสมัยใหม่ของคณิตศาสตร์ กลศาสตร์และสารสนเทศ" (Tula, 2003) ในการประชุมทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติ "นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์แห่งศูนย์กลางของรัสเซีย" (Tula, 2003)

ความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างสำหรับกระบวนการของการเสียรูปไฟไนต์แบบยืดหยุ่น-พลาสติก

เพื่อกำหนดจุดของสภาพแวดล้อมเป็นรายบุคคลสำหรับการเริ่มต้น เสื้อ - เกี่ยวกับการกำหนดค่าคงที่ที่เรียกว่าการคำนวณ (KQ ) จะได้รับระบบพิกัดโดยพลการ 0 ด้วยความช่วยเหลือซึ่งแต่ละอนุภาคถูกกำหนดตัวเลขสามตัว (J ,2,3) "กำหนด" ให้กับอนุภาคนี้และไม่เปลี่ยนแปลงตลอดระยะเวลาการเคลื่อนที่ ระบบ 0 ที่นำมาใช้ในการกำหนดค่าอ้างอิงพร้อมกับพื้นฐาน =-r (/ = 1,2,3) เรียกว่าระบบพิกัดลากรองจ์คงที่ โปรดทราบว่าสามารถเลือกพิกัดของอนุภาคในช่วงเวลาเริ่มต้นในกรอบอ้างอิงเป็นพิกัดวัสดุได้ ควรสังเกตว่าเมื่อพิจารณากระบวนการเปลี่ยนรูปของตัวกลางที่มีคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับประวัติของการเปลี่ยนรูป โดยไม่คำนึงถึงวัสดุหรือตัวแปรเชิงพื้นที่ที่ใช้ ระบบพิกัดสองระบบถูกนำมาใช้ - หนึ่งระบบของลากรังเจียนและออยเลอร์

ดังที่คุณทราบ การเกิดความเครียดในร่างกายเกิดจากการเสียรูปของเส้นใยวัสดุ กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงความยาวและตำแหน่งสัมพัทธ์ ดังนั้นปัญหาหลักที่แก้ไขได้ในทฤษฎีการเสียรูปทางเรขาคณิตที่ไม่เป็นเชิงเส้นคือการแบ่งการเคลื่อนที่ของตัวกลางออกเป็นการแปลและ "ผิดรูปล้วนๆ" และระบุมาตรการสำหรับคำอธิบาย ควรสังเกตว่าการแสดงดังกล่าวไม่คลุมเครือและสามารถระบุวิธีการอธิบายสื่อได้หลายวิธีซึ่งการแบ่งการเคลื่อนไหวเป็น "กึ่งแข็ง" แบบพกพาและ "การเปลี่ยนรูป" แบบสัมพัทธ์จะดำเนินการในรูปแบบต่างๆ . โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในเอกสารจำนวนหนึ่ง การเคลื่อนที่ของการเปลี่ยนรูปเป็นที่เข้าใจกันว่าการเคลื่อนที่ของบริเวณใกล้เคียงของอนุภาควัสดุที่เกี่ยวกับพื้นฐานลากรองจ์ที่เคลื่อนที่ได้ ek; ในเอกสาร การเคลื่อนที่แบบผิดรูป การเคลื่อนที่ถือว่าสัมพันธ์กับพื้นฐานที่เข้มงวด การเคลื่อนที่เชิงแปลซึ่งกำหนดโดยเทนเซอร์การหมุน ซึ่งเชื่อมต่อแกนหลักของมาตรการบิดเบือนด้านซ้ายและขวา ในบทความนี้ การแบ่งการเคลื่อนที่ของพื้นที่ใกล้เคียงของอนุภาควัสดุ M (รูปที่ 1.1) ในรูปแบบการแปลและการบิดเบือนจะขึ้นอยู่กับการแสดงตามธรรมชาติของการไล่ระดับความเร็วในรูปแบบของส่วนที่สมมาตรและแบบไม่สมมาตร ในกรณีนี้ ความเร็วของการเสียรูปถูกกำหนดให้เป็นความเร็วสัมพัทธ์ของอนุภาคที่สัมพันธ์กับสามเหลี่ยมมุมฉากที่แข็งกระด้างของฐานของกระแสน้ำวน ซึ่งการหมุนถูกระบุโดยเทนเซอร์น้ำวน Q ควรสังเกตว่าในกรณีทั่วไปของการเคลื่อนที่ปานกลาง , แกนหลักของเทนเซอร์ W จะผ่านเส้นใยวัสดุต่างๆ อย่างไรก็ตาม ดังที่แสดงใน สำหรับกระบวนการของการโหลดแบบง่ายและกึ่งง่ายในช่วงของการเสียรูปที่แท้จริง การศึกษาการเคลื่อนที่ของการเปลี่ยนรูปในพื้นฐานน้ำวนดูเหมือนจะเป็นที่น่าพอใจมาก ในเวลาเดียวกัน เมื่อสร้างความสัมพันธ์ที่อธิบายกระบวนการของการผิดรูปอย่างจำกัดของตัวกลาง การเลือกมาตรการต้องเป็นไปตามเกณฑ์ธรรมชาติจำนวนหนึ่ง ดังนี้ 1) การวัดการเสียรูปจะต้องควบคู่กับการวัดความเค้นผ่านการแสดงออกของพื้นฐาน งาน. 2) การหมุนขององค์ประกอบวัสดุเป็นวัตถุที่แข็งกระด้างอย่างยิ่งไม่ควรนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในมาตรการการเปลี่ยนรูปและอนุพันธ์ของเวลาซึ่งเป็นคุณสมบัติของความเที่ยงธรรมของวัสดุ 3) เมื่อแยกความแตกต่างของการวัด สมบัติของความสมมาตรและสภาวะการแยกกระบวนการเปลี่ยนรูปร่างและการเปลี่ยนแปลงปริมาตรควรคงไว้ ข้อกำหนดสุดท้ายเป็นที่ต้องการอย่างมาก

จากการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการใช้มาตรการข้างต้นเพื่ออธิบายกระบวนการของการเสียรูปขั้นสุดท้ายตามกฎจะนำไปสู่ความถูกต้องไม่เพียงพอในการอธิบายการเสียรูปหรือขั้นตอนที่ซับซ้อนมากในการคำนวณ

ในการกำหนดความโค้งและการบิดของวิถี ใช้ค่าคงที่

เทนเซอร์ W " ซึ่งเป็นอนุพันธ์อันดับที่ n ของ Jaumann ของตัวเบี่ยงเบนอัตราความเครียด ดังที่แสดงในและค่าคงที่ที่สามของการวัดการทำงานของการเสียรูป H ไม่ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงในหน่วยเมตริกตลอดช่วงเวลา ความสัมพันธ์ ของสมมติฐานทั่วไปของไอโซโทรปีในรูปแบบ (1.21) เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการสร้างแบบจำลองเฉพาะของวัตถุที่บิดเบี้ยวอย่างจำกัดและเหตุผลในการทดลอง ดูเหมือนว่าเป็นเรื่องปกติที่จะสรุปความสัมพันธ์ที่ทราบสำหรับการเสียรูปเล็กน้อยโดยส่งผ่านไปยังมาตรการที่เสนอของการเสียรูป และการโหลด โปรดทราบว่าเนื่องจากในปัญหาของการศึกษากระบวนการเปลี่ยนรูปของตัวกลาง ตามกฎแล้ว การตั้งค่าความเร็วถูกใช้ จากนั้นความสัมพันธ์ทั้งหมดจะเกิดขึ้นในอัตราการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์สเกลาร์และเทนเซอร์ที่อธิบายพฤติกรรมของตัวกลาง . ในเวลาเดียวกัน อนุพันธ์ของเทนเซอร์และค่าเบี่ยงเบนสัมพันธ์ (ในแง่ของ Jaumann) สัมพันธ์กับความเร็วของความเครียดและเวกเตอร์การโหลด

การสร้างแบบจำลองสำหรับการนำลิ่มแบบแข็งเข้าไปในตัวพลาสติกยืดหยุ่นกึ่งอนันต์

ปัจจุบันยังไม่มีวิธีการวิเคราะห์ในการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการแยกสาร วิธีการเลื่อนไลน์ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการทำงาน เช่น การใส่ลิ่มหรือการขจัดเศษ อย่างไรก็ตาม วิธีแก้ปัญหาที่ได้รับโดยใช้วิธีนี้ไม่สามารถอธิบายขั้นตอนของกระบวนการในเชิงคุณภาพได้ เป็นที่ยอมรับมากขึ้นคือการใช้วิธีการเชิงตัวเลขตามหลักการแปรผันของ Lagrange และ Jourdain วิธีการโดยประมาณที่มีอยู่สำหรับการแก้ปัญหาค่าขอบเขตของกลศาสตร์ของวัตถุแข็งที่บิดเบี้ยวได้อธิบายไว้ในรายละเอียดที่เพียงพอในเอกสาร

ตามแนวคิดพื้นฐานของ FEM ปริมาตรทั้งหมดของตัวกลางที่เปลี่ยนรูปได้จะถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบจำนวนจำกัดที่สัมผัสกันที่จุดสำคัญ การเคลื่อนที่แบบผสมผสานขององค์ประกอบเหล่านี้จะจำลองการเคลื่อนที่ของตัวกลางที่เปลี่ยนรูปได้ ในเวลาเดียวกัน ภายในแต่ละองค์ประกอบ ระบบของคุณลักษณะที่อธิบายการเคลื่อนไหวนั้นถูกประมาณโดยระบบฟังก์ชันหนึ่งหรือระบบอื่นที่กำหนดโดยประเภทขององค์ประกอบที่เลือก ในกรณีนี้ สิ่งที่ไม่ทราบหลักคือการกระจัดของจุดปมขององค์ประกอบ

การใช้องค์ประกอบแบบซิมเพล็กซ์ช่วยลดความซับซ้อนของขั้นตอนการสร้างการแสดงองค์ประกอบจำกัดของความสัมพันธ์ (2.5) อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากจะช่วยให้ใช้การดำเนินการที่ง่ายกว่าของการผสานรวมจุดเดียวเหนือปริมาตรขององค์ประกอบ ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากข้อกำหนดของความสมบูรณ์และความต่อเนื่องเป็นที่พอใจสำหรับการประมาณที่เลือก ระดับที่จำเป็นของความเพียงพอของแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์เป็น "ระบบต่อเนื่อง" - ร่างกายที่เปลี่ยนรูปได้นั้นทำได้โดยการเพิ่มจำนวนองค์ประกอบจำกัดด้วย ขนาดลดลงที่สอดคล้องกัน องค์ประกอบจำนวนมากต้องการหน่วยความจำจำนวนมากและใช้เวลามากขึ้นในการประมวลผลข้อมูลนี้ เนื่องจากองค์ประกอบจำนวนน้อยไม่ได้ให้โซลูชันคุณภาพสูง การกำหนดจำนวนองค์ประกอบที่เหมาะสมเป็นหนึ่งในงานหลักในการคำนวณ

ต่างจากวิธีอื่นๆ ที่ใช้ วิธีการโหลดตามลำดับมีความหมายทางกายภาพ เนื่องจากในแต่ละขั้นตอน จะพิจารณาการตอบสนองของระบบต่อการเพิ่มโหลด เนื่องจากเกิดขึ้นในกระบวนการจริง ดังนั้นวิธีการนี้จึงทำให้สามารถรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับพฤติกรรมของร่างกายได้มากกว่าแค่ขนาดของการกระจัดของระบบโหลดที่กำหนด เนื่องจากได้ชุดโซลูชันที่สมบูรณ์ซึ่งสอดคล้องกับส่วนต่างๆ ของโหลดตามธรรมชาติ จึงเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบสถานะระดับกลางเพื่อความเสถียร และหากจำเป็น เพื่อทำการปรับเปลี่ยนขั้นตอนที่เหมาะสมเพื่อกำหนดจุดของสาขาและค้นหาความต่อเนื่องที่เป็นไปได้ของกระบวนการ .

ขั้นตอนเบื้องต้นของอัลกอริทึมคือการประมาณพื้นที่การศึกษาสำหรับเวลา t = 0 โดยองค์ประกอบจำกัด การกำหนดค่าของภูมิภาคที่สอดคล้องกับช่วงเวลาเริ่มต้นถือเป็นที่ทราบ ในขณะที่ร่างกายสามารถอยู่ในสถานะ "โดยธรรมชาติ" หรือมีแรงอัดที่เนื่องมาจากขั้นตอนก่อนหน้าของการประมวลผล ตัวอย่างเช่น

ถัดไป ตามลักษณะที่คาดไว้ของกระบวนการเปลี่ยนรูป ประเภทของทฤษฎีเฉพาะของความเป็นพลาสติกจะถูกเลือก (ส่วนที่ 1.2) ข้อมูลที่ประมวลผลของการทดลองเกี่ยวกับความตึงแกนเดียวของตัวอย่างวัสดุภายใต้การศึกษาทำให้เกิดความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบเฉพาะประเภท โดยใช้วิธีการใดวิธีหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการประมาณเส้นโค้งการทดลองตามข้อกำหนดของวรรค 1.2 เมื่อแก้ปัญหา จะถือว่าทฤษฎีความเป็นพลาสติกบางประเภทไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับปริมาตรทั้งหมดภายใต้การศึกษาตลอดกระบวนการทั้งหมด ความถูกต้องของตัวเลือกจะได้รับการประเมินในภายหลังโดยความโค้งของวิถีการเสียรูป ซึ่งคำนวณที่จุดที่มีคุณลักษณะมากที่สุดของร่างกาย วิธีนี้ใช้ในการศึกษาแบบจำลองของกระบวนการทางเทคโนโลยีของการเปลี่ยนรูปแบบที่แน่นอนของตัวอย่างท่อในโหมดของการโหลดภายนอกที่เรียบง่ายหรือใกล้เคียงกับมัน ตามขั้นตอนการรวมแบบทีละขั้นตอนที่เลือกไว้ ช่วงเวลาการโหลดทั้งหมดเทียบกับพารามิเตอร์ t จะถูกแบ่งออกเป็นขั้นตอนเล็กๆ จำนวนหนึ่ง (ขั้นตอน) ในสิ่งต่อไปนี้ การแก้ปัญหาสำหรับขั้นตอนทั่วไปจะถูกสร้างขึ้นตามอัลกอริธึมต่อไปนี้ 1. สำหรับการกำหนดค่าพื้นที่ที่กำหนดใหม่ตามผลลัพธ์ของขั้นตอนก่อนหน้า จะคำนวณลักษณะเมตริกของพื้นที่ผิดรูป ในขั้นตอนแรก การกำหนดค่าของภูมิภาคจะสอดคล้องกับการกำหนดค่าที่กำหนดที่ t = O. 2 ลักษณะเฉพาะของอีลาสโตพลาสติกของวัสดุสำหรับแต่ละองค์ประกอบจะถูกกำหนดตามสถานะความเค้น-ความเครียดที่สอดคล้องกับจุดสิ้นสุดของขั้นตอนก่อนหน้า 3. สร้างเมทริกซ์ความฝืดเฉพาะที่และเวกเตอร์แรงขององค์ประกอบ 4. เงื่อนไขขอบเขตจลนศาสตร์ถูกกำหนดบนพื้นผิวสัมผัส ด้วยรูปแบบพื้นผิวสัมผัสโดยพลการ ขั้นตอนที่รู้จักกันดีสำหรับการเปลี่ยนไปใช้ระบบพิกัดในพื้นที่ถูกนำมาใช้ 5. เมทริกซ์ความฝืดส่วนกลางของระบบและเวกเตอร์แรงที่สอดคล้องกันจะถูกสร้างขึ้น 6. ระบบของสมการพีชคณิตได้รับการแก้ไขแล้วกำหนดคอลัมน์เวกเตอร์ของความเร็วของการกระจัดของโหนด 7. กำหนดลักษณะของสถานะความเค้น - ความเครียดทันที, เทนเซอร์ของอัตราความเครียด W, กระแสน้ำวน C1, อัตราการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร 0 คำนวณ, ความโค้งของเส้นทางการเปลี่ยนรูป X 8 คำนวณ สนามความเร็ว ของเทนเซอร์ความเค้นและความเครียดถูกรวมเข้าด้วยกัน การกำหนดค่าใหม่ของภูมิภาคจะถูกกำหนด ประเภทของสถานะความเค้น-ความเครียด โซนของการเสียรูปยางยืดและพลาสติกจะถูกกำหนด 9. กำหนดระดับของแรงภายนอกที่ทำได้ 10. ดำเนินการควบคุมการปฏิบัติตามเงื่อนไขสมดุลโดยคำนวณเวกเตอร์ที่เหลือ เมื่อมีการใช้แบบแผนโดยไม่มีการทำซ้ำ การเปลี่ยนไปใช้ขั้นตอนที่ 1 จะดำเนินการทันที

ปัจจัยที่มีผลต่อกระบวนการเกิดเศษ

กระบวนการสร้างเศษเมื่อตัดโลหะเป็นการเสียรูปพลาสติก โดยอาจทำลายชั้นตัดได้ อันเป็นผลมาจากชั้นที่ตัดกลายเป็นเศษ กระบวนการสร้างเศษส่วนใหญ่จะกำหนดกระบวนการตัด: ขนาดของแรงตัด ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้น ความแม่นยำและคุณภาพของพื้นผิวที่ได้ การสึกหรอของเครื่องมือ ปัจจัยบางอย่างมีผลกระทบโดยตรงต่อกระบวนการสร้างเศษ ปัจจัยอื่นๆ - โดยอ้อมผ่านปัจจัยเหล่านั้นที่ส่งผลกระทบโดยตรง ปัจจัยเกือบทั้งหมดมีอิทธิพลทางอ้อม และสิ่งนี้ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่สัมพันธ์กันเป็นลูกโซ่ทั้งหมด

จากข้อมูลดังกล่าว มีเพียงสี่ปัจจัยเท่านั้นที่ส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการสร้างเศษในการตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ได้แก่ มุมการทำงาน มุมคายของเครื่องมือ ความเร็วตัด และคุณสมบัติของวัสดุ ปัจจัยอื่นๆ ทั้งหมดมีอิทธิพลทางอ้อม ในการระบุการพึ่งพาเหล่านี้ ได้เลือกกระบวนการตัดวัสดุสี่เหลี่ยมฟรีบนพื้นผิวเรียบ ชิ้นงานถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนโดยเส้นแบ่ง GA ที่คาดคะเน ชั้นบนสุดคือเศษในอนาคต ความหนาของชั้นที่จะถูกเอาออกคือ o ชิ้นงานที่เหลือมีความหนา h. จุด M - จุดสูงสุดของการไปถึงปลายใบมีดในระหว่างการแทรก เส้นทางที่เครื่องตัดเดินทาง - S ความกว้างของตัวอย่างมีขอบเขตจำกัดและเท่ากับ b พิจารณาแบบจำลองของกระบวนการตัด (รูปที่ 3.1.) โดยพิจารณาว่าในช่วงเวลาเริ่มต้น ตัวอย่างจะมีรูปร่างผิดปกติ ไม่บุบสลาย ไม่มีการตัด ชิ้นงานที่มีพื้นผิวสองพื้นผิวเชื่อมต่อกันด้วยชั้นที่บางมากของ AG หนา 8 .a โดยที่ a คือความหนาของเศษที่จะถูกลบออก AG - เส้นแบ่งที่เสนอ (รูปที่ 3.1.) เมื่อหัวกัดเคลื่อนที่ การสัมผัสจะเกิดขึ้นที่พื้นผิวสองด้านของเครื่องมือตัด ในช่วงเริ่มต้น การทำลายจะไม่เกิดขึ้น - การแนะนำเครื่องตัดโดยไม่ทำลาย วัสดุ isotropic พลาสติกยืดหยุ่นใช้เป็นวัสดุหลัก การคำนวณพิจารณาทั้งวัสดุที่มีความยืดหยุ่น (ความสามารถของวัสดุในการรับการเปลี่ยนรูปขนาดใหญ่โดยไม่ทำให้แตกหัก) และวัสดุที่เปราะ พื้นฐานคือโหมดการตัดความเร็วต่ำซึ่งตามกฎแล้วไม่รวมปรากฏการณ์นิ่งบนพื้นผิวด้านหน้า คุณลักษณะอีกประการหนึ่งคือการสร้างความร้อนต่ำในระหว่างกระบวนการตัด ซึ่งไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของวัสดุ และด้วยเหตุนี้ กระบวนการตัดและมูลค่าของแรงตัด ดังนั้นจึงเป็นไปได้ทั้งเชิงตัวเลขและเชิงทดลองที่จะศึกษากระบวนการตัดของชั้นการตัดที่ไม่ซับซ้อนด้วยปรากฏการณ์เพิ่มเติม

ตามบทที่ 2 กระบวนการไฟไนต์เอลิเมนต์ในการแก้ปัญหาการตัดแบบกึ่งคงที่จะดำเนินการโดยการโหลดตัวอย่างแบบเป็นขั้นเป็นตอน ในกรณีของการตัด โดยการเคลื่อนที่เล็กน้อยของคัตเตอร์ไปในทิศทางของตัวอย่าง ปัญหาได้รับการแก้ไขโดยงานจลนศาสตร์ของการเคลื่อนที่บนคัตเตอร์เพราะ ทราบความเร็วตัด และไม่ทราบแรงตัด และเป็นปริมาณที่กำหนด เพื่อแก้ปัญหานี้ ได้มีการพัฒนาชุดซอฟต์แวร์เฉพาะอย่าง Wind2D ซึ่งสามารถแก้ปัญหาได้สามประการ - เพื่อให้ผลลัพธ์ที่ยืนยันความถูกต้องของการคำนวณที่ได้รับ คำนวณปัญหาการทดสอบเพื่อพิสูจน์ความถูกต้องของแบบจำลองที่สร้างขึ้น เพื่อให้มีความสามารถในการออกแบบและ แก้ปัญหาทางเทคโนโลยี

เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ ได้มีการเลือกแบบจำลองของโครงสร้างโมดูลาร์ของคอมเพล็กซ์ ซึ่งรวมถึงเชลล์ทั่วไปเป็นองค์ประกอบที่รวมเป็นหนึ่งที่สามารถจัดการการเชื่อมต่อของโมดูลต่างๆ โมดูลที่บูรณาการอย่างลึกซึ้งเพียงโมดูลเดียวคือบล็อกการแสดงผลลัพธ์ โมดูลที่เหลือแบ่งออกเป็นสองประเภท: ปัญหาและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ไม่อนุญาตเอกลักษณ์ของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ในโครงการดั้งเดิม มีองค์ประกอบสามประเภทที่แตกต่างกันสองประเภท งานแต่ละงานยังเป็นโมดูลที่เกี่ยวข้องกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ด้วยสามโพรซีเดอร์และเชลล์ด้วยโพรซีเดอร์การเรียกโมดูลเดียว ดังนั้นการรวมโมดูลใหม่ลงมาเพื่อแทรกสี่บรรทัดลงในโปรเจ็กต์และคอมไพล์ใหม่ ภาษาระดับสูงของ Borland Delphi 6.0 ได้รับเลือกให้เป็นเครื่องมือในการนำไปใช้ ซึ่งมีทุกอย่างที่จำเป็นในการแก้ปัญหาในเวลาจำกัด ในแต่ละงาน คุณสามารถใช้เมชไฟไนต์เอลิเมนต์ที่สร้างขึ้นโดยอัตโนมัติ หรือใช้ตาข่ายที่เตรียมไว้เป็นพิเศษโดยใช้แพ็คเกจ AnSYS 5.5.3 และบันทึกในรูปแบบข้อความ ขอบเขตทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ไดนามิก (โดยที่โหนดเปลี่ยนจากขั้นตอนหนึ่งไปอีกขั้น) และแบบคงที่ (คงที่ตลอดการคำนวณ) การสร้างแบบจำลองที่ยากที่สุดคือขอบเขตแบบไดนามิก หากเราติดตามกระบวนการแยกตามโหนด เมื่อถึงเกณฑ์การทำลายในโหนดที่เป็นของขอบเขต Ol การเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบที่โหนดนี้อยู่จะถูกทำลายโดยการทำซ้ำ โหนด - เพิ่มหมายเลขใหม่สำหรับองค์ประกอบที่อยู่ด้านล่างเส้นแบ่ง โหนดหนึ่งถูกกำหนดให้กับ J- และ และอีก 1 iz (รูปที่ 3.10) จากนั้นจาก 1 และโหนดไปที่ C แล้วไปที่ C โหนดที่กำหนดให้กับ A p ทันทีหรือหลังจากหลายขั้นตอนกระทบพื้นผิวของฟันหน้าและไปที่ C ซึ่งสามารถถอดออกได้ด้วยเหตุผลสองประการ: ถึงเกณฑ์การปลด หรือเมื่อถึงจุด B หากมีการกำหนดร่องคายเศษเมื่อแก้ไขงานที่กำหนด ถัดไป โหนดจะไปที่ G9 หากโหนดที่อยู่ข้างหน้าถูกถอดออกแล้ว

การเปรียบเทียบค่าแรงตัดที่พบและคำนวณจากการทดลอง

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ งานนี้ใช้วิธีการโหลดแบบเป็นขั้นเป็นตอน สาระสำคัญคือการแบ่งเส้นทางทั้งหมดของลิ่มที่เคลื่อนออกเป็นส่วนเล็กๆ ที่มีความยาวเท่ากัน เพื่อเพิ่มความแม่นยำและความเร็วในการคำนวณ แทนที่จะใช้ขั้นตอนขนาดเล็กมาก ใช้วิธีวนซ้ำเพื่อลดขนาดขั้นตอนที่จำเป็นในการอธิบายปัญหาการสัมผัสอย่างแม่นยำเมื่อใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ มีการตรวจสอบทั้งเงื่อนไขทางเรขาคณิตสำหรับโหนดและสภาวะการเปลี่ยนรูปสำหรับองค์ประกอบจำกัด

กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการตรวจสอบเกณฑ์ทั้งหมดและกำหนดปัจจัยการลดขั้นตอนที่เล็กที่สุด หลังจากนั้น ขั้นตอนจะถูกคำนวณใหม่ และต่อไปเรื่อยๆ จนกระทั่งกลายเป็น K 0.99 เกณฑ์บางอย่างในงานจำนวนหนึ่งอาจไม่เกี่ยวข้อง เกณฑ์ทั้งหมดอธิบายไว้ด้านล่าง (รูปที่ ZLO): 1. การห้ามการเจาะวัสดุเข้าไปในร่างกายของเครื่องตัด - ทำได้โดยการตรวจสอบโหนดทั้งหมดจาก i \ ล.9"! 12 ถึงจุดตัดของขอบของพื้นผิวตัดด้านหน้า สมมติว่าการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในขั้นตอนหนึ่ง จะพบจุดสัมผัสระหว่างพื้นผิวกับโหนด และหาค่าสัมประสิทธิ์การลดขนาดขั้นตอน กำลังคำนวณขั้นตอนใหม่ 2. องค์ประกอบที่ผ่านจุดครากในขั้นตอนที่กำหนดจะถูกระบุ ปัจจัยการลดสำหรับขั้นตอนจะถูกกำหนดเพื่อให้องค์ประกอบเพียงไม่กี่ "ผ่าน" ขีด จำกัด กำลังคำนวณขั้นตอนใหม่ 3. ตรวจพบโหนดจากบางพื้นที่ที่เป็นของบรรทัดส่วน GA ซึ่งเกินค่าของเกณฑ์การทำลายในขั้นตอนนี้ ปัจจัยการลดขั้นตอนถูกกำหนดเพื่อให้มีโหนดเดียวเท่านั้นที่เกินค่าเกณฑ์ความล้มเหลว กำลังคำนวณขั้นตอนใหม่ บทที่ 3 การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการตัด 4. การห้ามการเจาะวัสดุเข้าไปในร่างกายของเครื่องตัดผ่านพื้นผิวการตัดด้านหลังสำหรับโหนดจาก A 6 หากไม่กำหนดขอบเขตนี้ 5. สำหรับโหนด 1 8 สามารถตั้งค่าเงื่อนไขการแยกออกและการเปลี่ยนเป็น CC ที่จุด B ได้หากเลือกเงื่อนไขที่จะใช้ในการคำนวณร่องคายเศษ 6. หากการเสียรูปในองค์ประกอบอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบเกิน 25% ขนาดของขั้นตอนจะลดลงจนถึงขีด จำกัด ของการเสียรูป 25% กำลังคำนวณขั้นตอนใหม่ 7. กำหนดปัจจัยการลดขั้นตอนขั้นต่ำ และหากน้อยกว่า 0.99 ขั้นตอนจะถูกคำนวณใหม่ มิฉะนั้น การเปลี่ยนไปใช้เงื่อนไขถัดไป 8. ขั้นแรกถือว่าไม่เสียดสี หลังจากการคำนวณจะพบทิศทางการเคลื่อนที่ของโหนดที่เป็นของ A 8 และ C เพิ่มแรงเสียดทานและคำนวณขั้นตอนใหม่ทิศทางของแรงเสียดทานจะถูกเก็บไว้ในบันทึกแยกต่างหาก หากขั้นตอนคำนวณด้วยแรงเสียดทาน จะมีการตรวจสอบว่าทิศทางการเคลื่อนที่ของโหนดซึ่งได้รับผลกระทบจากแรงเสียดทานนั้นเปลี่ยนแปลงไปหรือไม่ หากมีการเปลี่ยนแปลง โหนดเหล่านี้จะได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนาบนพื้นผิวการตัดด้านหน้า กำลังคำนวณขั้นตอนใหม่ 9. หากดำเนินการเปลี่ยนไปยังขั้นตอนต่อไปและไม่คำนวณใหม่ โหนดที่เข้าใกล้พื้นผิวการตัดด้านหน้าจะได้รับการแก้ไข - การเปลี่ยนน็อตจาก i 12 ถึง A 8 10 หากดำเนินการเปลี่ยนไปยังขั้นตอนถัดไป ออกและไม่ใช่การคำนวณใหม่ ดังนั้นสำหรับโหนดที่เป็นของ 1 8 แรงตัดจะถูกคำนวณ และหากเป็นค่าลบ แอสเซมบลีจะถูกตรวจสอบความเป็นไปได้ของการแยกออก กล่าวคือ การปลดจะดำเนินการก็ต่อเมื่อเป็นอันบนสุด 11. หากดำเนินการเปลี่ยนไปสู่ขั้นตอนต่อไปและไม่คำนวณใหม่ โหนดที่เป็นของ AG จะถูกตรวจพบ ซึ่งเกินค่าของเกณฑ์การทำลายในขั้นตอนนี้ด้วยค่าที่ยอมรับได้ (เล็กน้อย) การเปิดกลไกการแยก: แทนที่จะเป็นหนึ่งโหนดจะมีการสร้างสองโหนดขึ้นหนึ่งโหนดอยู่ในและอีก 1 іz; การกำหนดหมายเลขของโหนดร่างกายตามอัลกอริธึมพิเศษ ไปที่ขั้นตอนต่อไป

การดำเนินการตามเกณฑ์ขั้นสุดท้าย (1-11) นั้นแตกต่างกันทั้งในความซับซ้อนและความน่าจะเป็นที่จะเกิดขึ้นและการมีส่วนร่วมที่แท้จริงในการปรับปรุงผลการคำนวณ เกณฑ์ (1) มักเกิดขึ้นเมื่อใช้ขั้นตอนจำนวนน้อยในการคำนวณ และไม่ค่อยเกิดขึ้นบ่อยนักเมื่อใช้ขั้นตอนจำนวนมากที่ระยะกินลึกเท่ากัน อย่างไรก็ตาม เกณฑ์นี้ไม่อนุญาตให้โหนด "ทะลุผ่าน" เข้าไปในฟัน ทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง ตามเกณฑ์ (9) โหนดจะได้รับการแก้ไขในขั้นตอนการเปลี่ยนผ่านไปยังขั้นตอนถัดไป และไม่มีการคำนวณซ้ำหลายครั้ง

การดำเนินการตามเกณฑ์ (2) ประกอบด้วยการเปรียบเทียบค่าความเข้มของความเครียดแบบเก่าและแบบใหม่สำหรับองค์ประกอบทั้งหมด และการกำหนดองค์ประกอบที่มีค่าความเข้มสูงสุด เกณฑ์นี้ทำให้สามารถเพิ่มขนาดขั้นบันไดได้ และไม่เพียงแต่เพิ่มความเร็วในการคำนวณเท่านั้น แต่ยังช่วยลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเปลี่ยนมวลขององค์ประกอบจากโซนยืดหยุ่นไปเป็นพลาสติกได้อีกด้วย ในทำนองเดียวกันกับเกณฑ์ (4)

เพื่อศึกษากระบวนการตัดเฉือนที่สะอาด โดยปราศจากอิทธิพลของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วบนพื้นผิวปฏิสัมพันธ์และในตัวอย่างซึ่งมีเศษต่อเนื่องเกิดขึ้น โดยไม่เกิดการสะสมตัวบนพื้นผิวการตัด ความเร็วตัดของ ต้องสั่ง 0.33 มม./วินาที การใช้ความเร็วนี้เป็นค่าสูงสุด เพื่อให้ได้คัตเตอร์เลื่อนขึ้น 1 มม. จำเป็นต้องคำนวณ 30 ขั้นตอน (สมมติว่าช่วงเวลา 0.1 - ซึ่งให้ความเสถียรสูงสุดของกระบวนการ) เมื่อคำนวณโดยใช้แบบจำลองทดสอบโดยมีการแนะนำหัวกัด 1 มม. โดยคำนึงถึงการใช้เกณฑ์ที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้และไม่คำนึงถึงความเสียดทาน ได้ 190 ขั้นตอนแทนที่จะเป็น 30 เนื่องจากลดลงใน มูลค่าของขั้นตอนล่วงหน้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระบวนการนี้เป็นแบบวนซ้ำ จึงคำนวณได้จริง 419 ขั้นตอน ความคลาดเคลื่อนนี้เกิดจากขนาดขั้นที่ใหญ่เกินไป ซึ่งทำให้ขนาดขั้นตอนลดลงหลายเท่าเนื่องจากลักษณะการวนซ้ำของเกณฑ์ ดังนั้น. ด้วยการเพิ่มจำนวนขั้นเริ่มต้นเป็น 100 ขั้นแทนที่จะเป็น 30 ขั้น จำนวนขั้นที่คำนวณได้คือ 344 การเพิ่มขึ้นอีกในจำนวนเป็น 150 นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของจำนวนขั้นตอนที่คำนวณได้เป็น 390 และด้วยเหตุนี้ การเพิ่มขึ้นของ เวลาคำนวณ จากสิ่งนี้ สามารถสันนิษฐานได้ว่าจำนวนขั้นตอนที่เหมาะสมที่สุด เมื่อจำลองกระบวนการกำจัดเศษ คือ 100 ขั้นตอนต่อการป้อนเข้า 1 มม. โดยมีพาร์ติชั่นกริดที่ไม่เท่ากันซึ่งมีองค์ประกอบจำนวน 600-1200 ในเวลาเดียวกัน จำนวนก้าวจริงโดยไม่คำนึงถึงแรงเสียดทานจะอยู่ที่อย่างน้อย 340 ต่อ 1 มม. และคำนึงถึงความเสียดทานอย่างน้อย 600 ขั้น

BULLETIN OF TOMSK STATE UNIVERSITY คณิตศาสตร์และกลศาสตร์

กลศาสตร์

หนึ่ง. Shipachev, S.A. เซเลปูกิน

การจำลองเชิงตัวเลขของการตัดโลหะมุมฉากความเร็วสูง1

กระบวนการตัดโลหะมุมฉากด้วยความเร็วสูงโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ได้รับการศึกษาเชิงตัวเลขในกรอบของแบบจำลองพลาสติกยืดหยุ่นของตัวกลางในช่วงความเร็วตัด 1 - 200 ม./วินาที ค่าจำกัดของพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนรูปแรงเฉือนถูกใช้เป็นเกณฑ์สำหรับการแยกเศษ ความจำเป็นของการใช้เกณฑ์เพิ่มเติมสำหรับการเกิดเศษถูกเปิดเผย ซึ่งเสนอค่าจำกัดของปริมาตรจำเพาะของ microdamages

คำสำคัญ: การตัดด้วยความเร็วสูง การจำลองเชิงตัวเลข วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองเกี่ยวกับกระบวนการตัดวัสดุด้วยความเร็วสูงนั้นไม่เพียงพออย่างยิ่ง มีตัวอย่างแยกกันของการศึกษาเชิงทดลองและเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่อลักษณะความแข็งแรงของวัสดุในกระบวนการตัดด้วยความเร็วสูง ในทางทฤษฎี ปัญหาของวัสดุตัดได้รับการพัฒนามากที่สุดในการสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์การตัดมุมฉากจำนวนหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของปัญหาและความจำเป็นในการพิจารณาคุณสมบัติของวัสดุ ความร้อน และแรงเฉื่อยที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นนำไปสู่

1 งานได้รับการสนับสนุนทางการเงินโดยมูลนิธิรัสเซียเพื่อการวิจัยขั้นพื้นฐาน (โครงการ 07-08-00037, 08-08-12055), มูลนิธิรัสเซียเพื่อการวิจัยขั้นพื้นฐานและการบริหารภูมิภาคทอมสค์ (โครงการ 09-08-99059) กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซียภายใต้กรอบของ AVCP "การพัฒนาศักยภาพทางวิทยาศาสตร์ของการศึกษาระดับอุดมศึกษา" (โครงการ 2.1.1/5993)

การใช้วิธีการเชิงตัวเลขซึ่งสัมพันธ์กับปัญหาที่กำลังพิจารณาอยู่นั้น วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

ในบทความนี้ กระบวนการของการตัดโลหะด้วยความเร็วสูงได้รับการศึกษาเชิงตัวเลขโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ในสูตรผสมระนาบสองมิติภายในกรอบของแบบจำลองพลาสติกยืดหยุ่นของตัวกลาง

ในการคำนวณเชิงตัวเลขจะใช้แบบจำลองของสื่อที่เสียหายซึ่งมีลักษณะเฉพาะจากความเป็นไปได้ของการเกิดนิวเคลียสและการพัฒนาของรอยแตกในนั้น ปริมาตรรวมของตัวกลาง W ประกอบด้วยส่วนที่ไม่เสียหายของมัน ซึ่งอยู่ในปริมาตร Wc และมีลักษณะเฉพาะโดยพีซีความหนาแน่น เช่นเดียวกับรอยแตกที่ครอบครองปริมาตร W/ ซึ่งถือว่าความหนาแน่นเป็นศูนย์ ความหนาแน่นเฉลี่ยของตัวกลางสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ที่แนะนำโดยความสัมพันธ์ p = pc (Ws /W) ระดับของความเสียหายต่อตัวกลางนั้นถูกกำหนดโดยปริมาตรเฉพาะของรอยแตก V/ = W//(W p)

ระบบสมการที่อธิบายการเคลื่อนที่แบบอะเดียแบติกแบบไม่คงที่ (ทั้งแบบยืดหยุ่นและแบบพลาสติก) ของตัวกลางอัดได้ประกอบด้วยสมการของความต่อเนื่อง การเคลื่อนที่ พลังงาน:

โดยที่ p - ความหนาแน่น r - เวลา u - เวกเตอร์ความเร็วพร้อมส่วนประกอบ u, cmy = - (P + Q)5jj + Bu - ส่วนประกอบของเทนเซอร์ความเค้น E - พลังงานภายในจำเพาะ - ส่วนประกอบของเทนเซอร์อัตราความเครียด P = ชิ้น (p /pc) - ความดันเฉลี่ย ชิ้น - ความดันในส่วนประกอบที่เป็นของแข็ง (ส่วนที่ไม่บุบสลาย) ของสาร 2 - ความหนืดเทียม Bu - ส่วนประกอบของตัวเบี่ยงเบนความเค้น

การสร้างแบบจำลองของการแตกหักแบบ "ฉีกขาด" ดำเนินการโดยใช้แบบจำลองจลนศาสตร์ของการแตกหักแบบแอคทีฟ:

เมื่อสร้างแบบจำลอง สันนิษฐานว่าวัสดุนั้นมีจุดแตกหักที่อาจเกิดขึ้นด้วยปริมาตรจำเพาะที่มีประสิทธิภาพ V: ซึ่งรอยแตก (หรือรูพรุน) ก่อตัวและเติบโตเมื่อแรงดันแรงดึง Pc เกินค่าวิกฤต P = P)V\/ (V\ + V/ ) ซึ่งลดลงตามการเติบโตของ microdamages ที่เกิดขึ้น ค่าคงที่ VI, V2, Pk, K/ ถูกเลือกโดยการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการคำนวณและการทดลองในการลงทะเบียนความเร็วของพื้นผิวด้านหลังเมื่อตัวอย่างถูกโหลดด้วยพัลส์การอัดแบบระนาบ ค่าคงที่ของวัสดุชุดเดียวกันนี้ใช้ในการคำนวณทั้งการเติบโตและการยุบของรอยแตกหรือรูพรุน ขึ้นอยู่กับสัญลักษณ์ของพีซี

ความดันในสารที่ไม่เสียหายถือเป็นหน้าที่ของปริมาตรจำเพาะและพลังงานภายในจำเพาะ และตลอดช่วงเงื่อนไขการโหลด

การกำหนดปัญหา

ชู(รี) = 0 ;

0 ถ้า |Рс |< Р* или (Рс >P* และ Y^ = 0),

^=| - n§n (Ps) k7 (Ps | - P *) (Y2 + Y7),

ถ้า Rs< -Р* или (Рс >P* และ Y^ > 0)

คำนวณโดยใช้สมการสถานะของประเภท Mie - Gruneisen ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์จะถูกเลือกโดยพิจารณาจากค่าคงที่ a และ b ของ Hugoniot shock diabat

ความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบเชื่อมต่อส่วนประกอบของตัวเบี่ยงเบนความเค้นกับเทนเซอร์อัตราความเครียด และใช้อนุพันธ์ของ Jaumann เงื่อนไข Mises ใช้เพื่ออธิบายการไหลของพลาสติก การพึ่งพาลักษณะความแข็งแรงของตัวกลาง (โมดูลัสเฉือน G และความแข็งแรงของผลผลิตแบบไดนามิก o) กับอุณหภูมิและระดับความเสียหายต่อวัสดุจะถูกนำมาพิจารณาด้วย

การสร้างแบบจำลองของกระบวนการแยกเศษออกจากชิ้นงานได้ดำเนินการโดยใช้เกณฑ์สำหรับการทำลายองค์ประกอบการออกแบบของชิ้นงาน ในขณะที่ใช้วิธีที่คล้ายกับการจำลองแบบจำลองของการทำลายวัสดุประเภทการกัดเซาะ ค่าจำกัดของพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนรูปแรงเฉือน Esh ถูกใช้เป็นเกณฑ์การแตกหัก - เกณฑ์การแยกเศษ ค่าปัจจุบันของพลังงานนี้คำนวณโดยใช้สูตร:

ค่าวิกฤตของพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนรูปแรงเฉือนขึ้นอยู่กับเงื่อนไขปฏิสัมพันธ์และถูกกำหนดโดยฟังก์ชันของความเร็วกระแทกเริ่มต้น:

Esh = เถ้า + bsh U0 , (6)

โดยที่เถ้า bsh เป็นค่าคงที่ของวัสดุ เมื่อ Esh > Esch ในเซลล์การคำนวณ จะถือว่าเซลล์นี้ถูกทำลายและลบออกจากการคำนวณเพิ่มเติม และพารามิเตอร์ของเซลล์ข้างเคียงจะได้รับการปรับโดยคำนึงถึงกฎหมายการอนุรักษ์ การแก้ไขประกอบด้วยการนำมวลขององค์ประกอบที่ถูกทำลายออกจากมวลของโหนดที่เป็นขององค์ประกอบนี้ ถ้าในเวลาเดียวกันมวลของโหนดที่คำนวณได้จะกลายเป็น

เปลี่ยนเป็นศูนย์ จากนั้นโหนดนี้จะถือว่าถูกทำลายและถูกลบออกจากการคำนวณเพิ่มเติมด้วย

ผลการคำนวณ

คำนวณความเร็วตัดตั้งแต่ 1 ถึง 200 ม./วินาที ขนาดของส่วนการทำงานของเครื่องมือ: ความยาวของขอบบน 1.25 มม. ด้านข้าง 3.5 มม. มุมด้านหน้า 6° มุมด้านหลัง 6° แผ่นเหล็กที่ผ่านกรรมวิธีมีความหนา 5 มม. ยาว 50 มม. และระยะกินลึก 1 มม. วัสดุของชิ้นงานคือเหล็กกล้า St3 วัสดุของส่วนการทำงานของเครื่องมือคือการดัดแปลงโบรอนไนไตรด์อย่างหนาแน่น ใช้ค่าคงที่ของวัสดุชิ้นงานต่อไปนี้: 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 ms/kg, Pk = -1.5 GPa, เถ้า = 7-104 J/kg, bsh = 1.6 -10 m/s วัสดุที่ใช้ในงาน ส่วนหนึ่งของเครื่องมือมีลักษณะเป็นค่าคงที่ p0 = 3400 kg/m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, y0 = 0, G0 = 330 GPa โดยที่ K1, K2, K3 เป็นค่าคงที่ของสมการสถานะใน ฟอร์ม มิ-กรุน

ข้าว. รูปที่ 1. รูปร่างของเศษ ชิ้นงาน และส่วนการทำงานของเครื่องมือตัดในช่วงเวลา 1.9 ms (a) และ 3.8 ms (b) เมื่อเครื่องตัดเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 m/s

จนถึงการปฏิบัติตามเกณฑ์การแยกเศษ ที่ความเร็วตัด 10 ม./วินาทีหรือต่ำกว่า พื้นที่จะปรากฏในตัวอย่างที่เกณฑ์การแยกเศษไม่ถูกเรียกใช้ในเวลาที่กำหนด (รูปที่ 1, a) ซึ่งบ่งชี้ถึงความจำเป็นในการใช้เกณฑ์เพิ่มเติมหรือเปลี่ยนเกณฑ์ที่ใช้ กับอันใหม่ นอกจากนี้ ความจำเป็นในการปรับเกณฑ์การก่อตัวของเศษจะระบุโดยรูปร่างของพื้นผิวเศษ

ข้าว. รูปที่ 2 สนามและไอโซลีนของอุณหภูมิ (a) และพลังงานจำเพาะของการเปลี่ยนรูปแรงเฉือน (b) ที่เวลา 1.4 ms เมื่อเครื่องตัดเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 25 m/s

ระบอบอุณหภูมิในการตัดด้วยความเร็วสูงนั้นพิจารณาจากการเสียรูปพลาสติกของวัสดุชิ้นงานเป็นหลัก ในกรณีนี้ อุณหภูมิสูงสุดในเศษไม่เกิน 740 K ในชิ้นงาน -640 K ในระหว่างกระบวนการตัด มีค่ามากกว่านั้นมาก อุณหภูมิสูง(รูปที่ 2 ก) ซึ่งสามารถนำไปสู่การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติความแข็งแรง

ผลการคำนวณที่แสดงในรูปที่ 3 แสดงว่าการเปลี่ยนแปลงระดับความลาดชันในปริมาตรจำเพาะของ microdamages ที่ด้านหน้าของหัวกัดนั้นเด่นชัดกว่าการเปลี่ยนแปลงในพลังงานของการเสียรูปหรืออุณหภูมิของแรงเฉือน ดังนั้นในการคำนวณ สามารถใช้ค่าจำกัดของปริมาตรจำเพาะของ microdamages ได้ (โดยอิสระ หรือเพิ่มเติม) เป็นเกณฑ์การแยกเศษ

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

ข้าว. รูปที่ 3. พื้นที่ของปริมาตรจำเพาะของ microdamages (เป็นซม./กรัม) ที่เวลา 1.4 ms เมื่อเครื่องตัดเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 25 m/s

บทสรุป

วรรณกรรม

2. Sutter G. , Ranc N. อุณหภูมิในชิประหว่างการตัดมุมฉากด้วยความเร็วสูง - การตรวจสอบเชิงทดลอง // Int. J. เครื่องมือกลและการผลิต 2550 หมายเลข 47. หน้า 1507 - 1517.

5. Campbell C.E. , Bendersky L.A. , Boettinger W.J. , Ivester R. การกำหนดลักษณะจุลภาคของชิป Al-7075-T651 และชิ้นงานที่ผลิตโดยการตัดเฉือนความเร็วสูง // Materials Science and Engineering A. 2006. No. 430. หน้า 15 - 26.

7. Zelepugin S.A. , Zelepugin A.S. แบบจำลองการทำลายสิ่งกีดขวางระหว่างกระแทกกลุ่มวัตถุด้วยความเร็วสูง // ฟิสิกส์เคมี. 2551. ว. 27. ลำดับที่ 3 ส. 71 - 76.

10. Zelepugin, S.A. และ Shpakov, S.S. , การทำลายอุปสรรคโลหะผสมโบรอนคาร์ไบด์ - ไททาเนียมสองชั้นภายใต้แรงกระแทกความเร็วสูง, Izv. มหาวิทยาลัย ฟิสิกส์. 2551 ฉบับที่ 8/2. หน้า 166 - 173.

SHIPACHEV Alexander Nikolaevich - นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของคณะฟิสิกส์และเทคโนโลยีของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐ Tomsk อีเมล: alex18023@mail.ru

ZELEPUGIN Sergey Alekseevich - ดุษฎีบัณฑิตสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ศาสตราจารย์ภาควิชากลศาสตร์ทึบที่เปลี่ยนรูปได้ของคณะฟิสิกส์และเทคโนโลยีของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐ Tomsk นักวิจัยอาวุโสของภาควิชาโครงสร้าง Macrokinetics ของศูนย์วิทยาศาสตร์ Tomsk ของสาขาไซบีเรียของ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย. อีเมล: szel@dsm.tsc.ru, szel@yandex.ru

วี 0 ซี สูง/ต่ำ 1 (จานกว้าง) โดยที่ ชม- ความหนา, หลี่- ความยาวของชิ้นงาน ปัญหาได้รับการแก้ไขแล้วบนกริด Lagrangian-Eulerian ที่ปรับเปลี่ยนได้โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พร้อมการแยกส่วนและใช้รูปแบบที่ชัดเจน-โดยปริยายสำหรับการรวมสมการ ...

ในบทความนี้ การจำลองสามมิติของกระบวนการที่ไม่เสถียรของการตัดแผ่นพลาสติกยืดหยุ่นและหนืด (ชิ้นงาน) โดยเครื่องตัดที่มีความแข็งอย่างที่สุดที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ วี 0 ที่มุมเอียงต่างๆ ของใบมีด a (รูปที่ 1) การสร้างแบบจำลองได้ดำเนินการโดยใช้แบบจำลองทางความร้อนแบบกลไกคู่ของวัสดุพลาสติกยืดหยุ่นและหนืด มีการเปรียบเทียบระหว่างกระบวนการตัดแบบอะเดียแบติกกับโหมด โดยคำนึงถึงค่าการนำความร้อนของวัสดุชิ้นงาน การศึกษาเชิงพาราเมตริกของกระบวนการตัดได้ดำเนินการด้วยการเปลี่ยนแปลงรูปทรงของชิ้นงานและเครื่องมือตัด ความเร็วและความลึกของการตัด ตลอดจนคุณสมบัติของวัสดุที่กำลังดำเนินการ ขนาดของความหนาของชิ้นงานในทิศทางของแกนแตกต่างกัน ซีสถานะความเค้นเปลี่ยนจากความเค้นของระนาบ R = สูง/ต่ำ 1 (จานกว้าง) โดยที่ ชม- ความหนา, หลี่- ความยาวของชิ้นงาน ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขแล้วบนกริด Lagrangian-Eulerian ที่ปรับเปลี่ยนได้โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พร้อมการแยกส่วนและใช้แผนภาพโดยปริยายสำหรับการรวมสมการ แสดงให้เห็นแล้วว่าการจำลองเชิงตัวเลขของปัญหาในสูตรผสมสามมิติทำให้สามารถศึกษากระบวนการตัดด้วยการเกิดเศษต่อเนื่องได้ เช่นเดียวกับการทำลายเศษแยกเป็นชิ้นๆ กลไกของปรากฏการณ์นี้ในกรณีของการตัดแบบมุมฉาก (a = 0) สามารถอธิบายได้ด้วยการทำให้อ่อนตัวด้วยความร้อนด้วยการก่อตัวของแถบแรงเฉือนแบบอะเดียแบติกโดยไม่เกี่ยวข้องกับแบบจำลองความเสียหาย เมื่อตัดด้วยหัวกัดที่คมกว่า (มุม a มีขนาดใหญ่) จำเป็นต้องใช้รูปแบบการอ่อนตัวด้วยความร้อนและโครงสร้างร่วมกัน การพึ่งพาของแรงที่กระทำต่อหัวกัดนั้นมาจากพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและทางกายภาพที่แตกต่างกันของปัญหา มันแสดงให้เห็นว่าระบอบกึ่งซ้ำซากจำเจและการสั่นเป็นไปได้และให้คำอธิบายทางกายภาพของพวกเขา

"กลศาสตร์ UDC: 539.3 A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin การจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการของมุมฉากความเร็วสูง...»

แถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐ TOMSK

กลศาสตร์

การจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการ

สำหรับการตัดโลหะมุมฉากด้วยความเร็วสูง1

วรรณกรรม

ข้อมูลเกี่ยวกับผู้เขียน:

ความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างสำหรับกระบวนการของการเสียรูปไฟไนต์แบบยืดหยุ่น-พลาสติก

การสร้างแบบจำลองสำหรับการนำลิ่มแบบแข็งเข้าไปในตัวพลาสติกยืดหยุ่นกึ่งอนันต์

ปัจจัยที่มีผลต่อกระบวนการเกิดเศษ

การเปรียบเทียบค่าแรงตัดที่พบและคำนวณจากการทดลอง

เป็นที่นิยม