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

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