|
ПЛОСКИЕ ЗАДАЧИ ТЕОРИИ ПРЕССОВАНИЯТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Рассмотрим применение метода линий скольжения к решению плоских задач теории прессования. [11] Метод применим для расчета течения жестко-пластического материала в условиях плоской деформации. Он позволяет вычислить не только среднее удельное давление, но и распределение напряжений и скоростей в очаге деформации. Решение задач прессования при этом осуществляется по следующей методике: 1. Выбирая границы области пластического течения, строят сетку линий скольжения, удовлетворяющую краевым условиям в напряжениях. 2. С помощью поля линий скольжения строится годограф скоростей и проверяются все граничные условия в скоростях, поскольку задачи прессования не являются статически определимыми. При этом необходимо проверить условие положительности мощности пластической деформации в любой точке области деформации, а также возможность продолжения поля напряжений в недеформируемую область. При невыполнении указанных условий строится новое поле линий скольжения, исходя из выбора новой границы. Таким образом, метод линий скольжения в такой постановке является методом последовательных приближений. В монографии [21] дан анализ решений, полученных методом линий скольжения для процесса плоского прессования, что позволяет ограничиться рассмотрением отдельных примеров. Впервые поле линий скольжения для прессования со смазкой через плоскую матрицу с обжатием () предложил Хилл. Это поле представляет собой поле центрированного веера. При этом предусматриваются на поверхности матрицы зоны «мертвого» металла (рис.9.31). Хилл отмечает, что подобное поле с мертвой зоной применимо в пределах обжатий от до = 90% . При меньших и больших обжатиях подобное поле некорректно. Однако имеется другой тип поля [21], которое при и более (рис.9.34) дает меньшую величину удельного давления, чем поле Хилла. Такое поле, по-видимому, более корректно в связи с тем, что экспериментальные данные подтверждают картину течения без мертвой зоны при >3. Рассмотрим расчет усилия по методу линий скольжения. Ряд авторов [21, 31, 41] для расчета среднего удельного давления рекомендует формулу Эта формула аппроксимирует кривую зависимости удельного давления от обжатия, полученную построением полей линий скольжения для различных условий трения. Константы А и В, по данным работы [21], характеризуют условия трения на контактных поверхностях, а по другим [41] — условия трения и геометрию инструмента. Приведем некоторые частные виды формулы: [21]; [8]
Рис 9.33. Сетка линий скольжения, Рис.9.34. Сетка линий скольжения, предложенная Хиллом [21]: предложенная Ли [21] а — физическая плоскость; Б — плоскость годографа
Приведем некоторые частные виды формулы: [21]; [8] Формула работы [31] при = 0,5 приводится к виду . В работе [34] формулы при различных условиях трения имеют вид: гладкие матрица и контейнер гладкая матрица и шероховатый контейнер шероховатая матрица и гладкий контейнер ;
Рис. 9.35. Зависимость q/2 от (H-h)/H для различных условий Трения шероховатые матрица и контейнер На рис. 9.35и 9.36 приведены графики зависимости усилия прессования от обжатия [21], полученные с использованием метода линий скольжения. При проведении экспериментальных исследований в условиях, близких к плоской деформации, возникает необходимость более полно учесть силы трения на поверхности. Мощность, рассеиваемая на торцовой поверхности геометрического очага деформации: . (9.84) Воспользуемся оценкой . Нетрудно заметить, что интеграл
Рис.9.36. Зависимость q/2 от (H-h)/H для различных углов наклона Матрицы является площадью области течения в плоскости , которая равна . В то же время интеграл есть площадь области течения в физической плоскости. Если предположить, что эквипотенциали, ограничивающие очаг деформации, являются окружностями, то можно записать Обозначая через В ширину и учитывая трение на жестком участке длиной L, получаем (9.85) При вычислении усилий по формуле (9.85) для прессования через плоскую матрицу необходимо знать угол естественного течения или угол мертвой зоны Этот угол определяем из условия = 0 по формуле (9.86) методом последовательных приближений. Прессование прямым методом [109] На рис. 9.37 показаны поля линий скольжения при прессовании прямым методом идеального жесткопластичного тела в условиях плоской деформации для (постоянное максимальное трение на поверхностях контейнера) и для = 0. Такие поля линий скольжения для прессования через плоскую матрицу предложил Р. Хилл [30].
Рис.9.37. Поля линий скольжения для прямого прессования: При и () Углы пересечения границ пластической зоны АС и СЕ (соответственно и ) с поверхностью контейнера в точке С удовлетворяют принятым граничным условиям для напряжений (при ; при для линии скольжения одного семейства и для другого). Углы пересечения границ пластической зоны с линией симметрии тела в точке Е () равны , так как касательные напряжения на этой линии отсутствуют. Рис. 9.38. Поля линий скольжения для прямого метода прессования при смешанных граничных условиях: при и
Участки заготовки, расположенные в углах АСВ () и выше границы СЕ { ), считаем абсолютно жесткими. На рис. 9.38 показано поле линий скольжения для смешанных граничных условий: на поверхности контейнера и на поверхности матрицы, которое справедливо при коэффициенте вытяжки . Пластическая зона в рассматриваемом случае ограничена линиями скольжения КС и СЕ. При прессовании мало-пластичных материалов через плоскую матрицу металл нередко скалывается по границам угловых жестких зон. При прессовании пластичных металлов и сплавов высокая температура в сочетании с большим гидростатическим давлением способствует «залечиванию» микротрещин, которые образуются вблизи жестко-пластических границ. Поэтому разрушение таких металлов при прессовании не наблюдается. Теоретическая форма границ пластической зоны при прессовании (рис.9.37) хорошо согласуется с результатами макро-исследований прессованных заготовок. В тех случаях, когда неравномерность температурного поля значительна (например, при неравномерном нагреве заготовок или значительной теплопередаче от заготовки к более холодному контейнеру), картина течения металла усложняется и построение полей линий скольжения, показанное на рис. 9.37, теряет силу. Напряжение (рис. 9.37 и 9.38) на линиях АО и АО' равно нулю. Следовательно, напряжение в точке О также равно нулю. Так как линии скольжения О А и О А' образуют угол с осью , то в точке О касательные напряжения = 0 и Зная значения , и в точке О, можно определить компоненты напряжений в любой узловой точке сетки линий скольжения с помощью приведенных ранее расчетных формул.
Рис. 9.39. Поле линий скольжения для прямого метода прессования: при (по Хиллу) Для Р. Хилл [30] предложил поле линий скольжения, оказанное на рис. 9.39. Линия AN пересекает стенку контейнера в точке N под углом в соответствии с принятым граничным условием = 0. Угол центрированного веера ANE определяется из условия, что отрезок линии скольжения ЕО пересекает линию симметрии под углом . Нормальные напряжения на границе пластической зоны АЕО определяются из условия, что результирующее продольное усилие, действующее на этой границе, должно быть равно нулю. Доказательство совместимости поля напряжения и поля скоростей для рассматриваемых случаев подробно изложено в работах [30] и [12]. Построение полей линии скольжения для различных значений коэффициента вытяжки дало возможность получить приближенные выражения, характеризующие размеры пластической зоны, указанные в табл.9.1. При больших значениях коэффициента вытяжки границы пластических зон приближаются по своей форме к отрезкам циклоид.
Установившаяся (стационарная) стадия прессования, на которой форма, размеры и положение границ пластической зоны сохраняются неизменными, заканчивается в тот момент (рис. 9.37 и 9.38), когда пресс-штемпель коснется верхней границы пластической зоны СЕ ( Е'). После этого начнется заключительная нестационарная стадия прессования, при которой объем пластической зоны непрерывно уменьшается. Результаты графического построения сеток линий скольжения для различных значений коэффициента вытяжки и для различных граничных условий можно представить в виде приближенной расчетной формулы, определяющей удельные
Таблица 9.1 ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|