Моделирование процесса прессования стальной заготовки

Авторы

  • Анатолий Алексеевич Роговой Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Нелли Камилевна Салихова Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2014.7.4.43

Ключевые слова:

большие пластические деформации, напряженно-деформированное состояние, конечно-элементное моделирование, обработка металлов давлением, стальная заготовка

Аннотация

Работа посвящена численному моделированию процесса прессования стальной заготовки (сталь 30ХГСА), имеющей в начальном состоянии форму восьмигранной усеченной пирамиды. Моделирование соответствует технологической схеме, включающей осадку равномерно нагретого до определенной температуры слитка в форме пирамиды, его разгрузку, прессование с помощью деформирующих инструментов (подставки и штампа) в направлении, перпендикулярном к предыдущему, и последующую разгрузку. С использованием уравнения Рамберга-Осгуда и заимствованных из литературных источников механических свойств стали 30ХГСА при температуре 500ºС построена диаграмма деформирования. С учетом больших пластических деформаций и нелинейных свойств материала определено напряженно-деформированное состояние заготовки и ее формоизменение на каждом этапе обработки давлением. В соответствии с технологией процесса решена нелинейная упругопластическая задача осадки стального слитка и последующей его разгрузки. Установлено, что после разгрузки заготовки величина интенсивности пластических деформаций остается практически неизменной (из-за малости упругих деформаций), а величина интенсивности напряжений существенно изменяется. Форма боковой поверхности исследуемого тела в конце операции осадки до величины 29,3% имеет вид выпуклой одинарной бочки. Выполнена серия вычислительных экспериментов, с помощью которых исследована точность конечно-элементного решения для процесса осадки при различной степени дискретизации расчетной области. На основе полученных результатов проведено численное моделирование следующих технологических этапов: штамповки заготовки с помощью деформирующих инструментов и ее разгрузки. Как и в случае осадки, в заготовке остаются значительные остаточные напряжения, связанные с неоднородностью пластических деформаций, возникающих при штамповке исследуемого тела. Расчет осуществлен в рамках теории пластического течения в приращениях с помощью конечно-элементного программного продукта SIMULIA/Abaqus с использованием пошаговой процедуры и метода Ньютона-Рафсона для решения упругопластической задачи на каждом шаге.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

Павлов И.М., Федосов Н.М., Северденко В.П., Тарновский И.Я., Ланге Б.Л., Охрименко Я.М. Обработка металлов давлением / Под ред. И.М. Павлова. - М.: Металлургиздат, 1955. - 484 с.
2. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. - М.: Металлургия, 1980. - 320 с.
3. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. Т. 1. Физико-механические основы пластической деформации. - М.: Металлургиздат, 1961. - 306 с.
4. Зуев М.И., Култыгин В.С., Виноград М.И., Остапенко А.В., Любинская М.А., Дзугутов М.Я. Пластичность стали при высоких температурах. - М.: Металлургиздат, 1954. - 104 с.
5. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. - М.: Металлургия, 1976. - 488 с.
6. http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stk/30XGSA (дата обращения: 01.12.2014).
7. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. - М.: Металлургия, 1973. - 224 с.
8. Банкина О.С., Дзюба A.C., Хватан A.M. Метод построения диаграмм деформирования «s - e» по справочным механическим характеристикам материала // Труды ЦАГИ. - 2000. - № 2639. - С. 36-38.
9. Bruhn E.F. Analysis and design of flight vehicle structures. - USA: Jacobs Publishing Inc., 1973. - 650 p.
10. Салихова Н.К. Расчет напряженно-деформированного состояния стального слитка в процессе осадки при больших деформациях // Теория и практика современной науки. Материалы XV Международной научно-практической конференции, Москва, 8-9 октября 2014. - Москва, 2014. - C. 102-109.

Загрузки

Опубликован

2014-12-30

Выпуск

Раздел

Статьи

Как цитировать

Роговой, А. А., & Салихова, Н. К. (2014). Моделирование процесса прессования стальной заготовки. Вычислительная механика сплошных сред, 7(4), 453-459. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2014.7.4.43