Диссертация (1026274), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Необходимо было выявить факторы,влияющие на стабильность процесса формообразования и качества получаемогосварного шва. Одной из основополагающих теорий анализа напряженно-49деформированного состояния трубной заготовки методом непрерывнойвалковой формовки была создана в Научно-исследовательском техническомуниверситете Московского института стали и сплавов (НИТУ МИСиС)профессором В.А. Рымовым. Была предложена новая методика расчетапараметров напряженно-деформированного состояния полосы при ее формовкев трубную заготовку с использованием эйлеро-лагранжевых координат[29, 35,39].Так как очаг сворачивания трубной заготовки состоит из ряда частных очаговдеформации, соответствующих количеству формовочных клетей, то есть имеетпериодический характер, определение деформации и формоизменения в общемвиде связано с определенным конкретным решением для каждого частного очагаили даже участка деформации с учетом остаточных напряжений. В такойпостановке задача являлась сложной, поэтому были сделаны следующиедопущения:поперечные сечения формуемой полосы, плоские до деформации,остаются плоскими и после.длина средней линии поперечного сечения постоянна и равна ширинеполосы.радиус гиба в поперечном сечении постоянен.угол формовки изменяется пропорционально длине очаге деформации.ось трубы совпадает с осью центров тяжести поперечных сечений полосы.отношение ширины полосы к ее толщине таково, что пластическимидеформациями можно пренебречь.внешние продольные и поперечные силы отсутствуют.При этом рассматривалось решение задачи в виде схемы –тонкостенногостержня, ввиду того, что в поперечном сечении одно из измерений (толщинаполосы) много меньше другого (ширины полосы); последнее в свою очередьменьше длины очага деформации[29].Геометрическое представлениематематически описанного аппроксимированной срединной поверхностьютрубной заготовки очага деформации представлено на Рис.

2.11.50Рис. 2.11.Схема монотонного очага деформации сворачиваемой трубной заготовки спрямолинейной осью и изменение параметров формовки по егодлине: – угол и радиус формовки; с - параметр положения центра тяжестидуги; - относительные продольные деформации [29]Полностью методика не приводится ввиду ее сложности. Суть ее заключаетсяв том, что со срединной плоскостью полосы связана прямоугольная Лагранжевасистема координат X, Y, схема расчета перемещений и деформаций приведенана Рис. 2.12 [29].Рис. 2.12.Схема для расчета перемещений и продольных деформаций [29]По этой методике, каждой материальной точке срединной плоскостипоставлена в соответствие пара координат (X, Y), которые неизменны в процессеформовки.

Срединную поверхность очага деформации описывали в эйлеровой51системе координат (x, y, z). При этом было выдвинуто предположение, чтосечение = представляет собой дугу окружности радиуса R(x),произвольной точке которой соответствует длина L, отсчитываемая из точкипересечения дуги окружности при ее проекции на плоскость 0 с координатнойосью .Очагдеформациивэтомслучаепредставлялсобойдвухпараметрическую поверхность, координаты которой , связаны суказанными параметрами соотношениями: = () + () (1 − cos (⁄()))(2.29) = () sin (⁄()),где () - расстояние по оси y от начала координат до нижней точки поперечногосечения.Было принято, что: = (, )(2.30) = (, )где и - неизвестные функции лагранжевых координат точек листа.Следовательно,функции и определяютзаконперемещенияточексрединной плоскости полосы, которые отображены на Рис.

2.13.e,%0,60,4erΔS0,2eu±00,20,40,6u0,84a0,2e,%0,1±0eρ0,20,40,60,8u0,1BРис. 2.13.Графики изменения перемещений и деформаций по ширине полосы и графикизменения продольных деформаций по ширине полосы в естественном очагесворачивания [29]52Практическая апробация приведенных исследований проводилась длятрубных заготовок из стали Ст2 и трансформаторных сталей шириной 250 мм итолщиной 0,35; 0,5; 0,8 и 1,0 мм с применением целевых калибров из текстолита.Параметры процесса задавались следующим образом: формовка трубы радиусом0 = 1, толщина которых принималась единице в очаге сворачивания длинной = 120 .Методика В.А. Рымова использовалась для однорадиусной калибровкивалкового инструмента, однако, как показали дальнейшие исследования,систему уравнений, описывающих очаг формовки в виде пространственнойповерхности, можно было заменить системой уравнений, описывающей любуюформу очага деформации.

Например, с овальной или двухрадиуснойкалибровкой, с прямолинейным или любым криволинейным средним по ширинеформуемой полосы волокном и т.п.[39–42]. Кроме того, задаваясь каким-либодополнительным условием, например, условием минимума интенсивностидеформации кромок полосы в качестве критерия оценки, можно было быопределить заранее неизвестную форму очага формовки и соответствующее ейполе деформаций, которые отвечают данному дополнительному условию.Особый интерес с точки зрения оценки вероятности появления дефектовформовки представляет методика расчета напряженно-деформированногосостояния, которая была разработана кафедрой «Технологии и оборудованиятрубного производства» Национального исследовательского технологическогоуниверситета «МИСиС» во главе с д.т.н. С.В. Самусевым[43].Усовершенствованная методика расчета напряженно-деформированногосостояния срединной поверхности трубной заготовки предполагала следующиедопущения[44–47]:во всех клетях формовочного стана второе фиксированное волокноявляется «нулевым» ‒ волокно, в котором отсутствуют продольные деформации;используется принцип относительного удлинения, что позволяет получитьболее точный результат по сравнению с экспериментальными данными;перемещение фиксированных точек происходит не по криволинейнойтраектории, а по прямой.53Срединную поверхность очага деформации была описана в эйлеровойсистеме координат , , .

Если сечение полосы = представляет собойдугу окружности радиуса () , произвольной точке которой соответствуетдлина дуги , отсчитываемая из точки пересечения окружности при ее проекциина плоскость с координатной осью , то очаг деформации будет представлендвухпараметрической поверхностью, координаты , которой связаны супомянутыми параметрами соотношениями: = () (1 − cos (⁄()))(2.31) = ()sin(⁄())Если сечение полосы = представляет собой дугу переменной кривизны(многорадиусная формовка), очаг деформации будет представлять собоймногопараметрическую поверхность, координаты , которой связаны супомянутыми параметрами соответствующими соотношениями.Для случая двухрадиусной калибровки сечение полосы = представляет собой двухрадиусную дугу, причем на участке1 - дуга радиуса1 (), а на участке ( − 1 ) – дуга радиуса 2 (), где - текущая длина подвухрадиусной дуге.

Очаг деформации для двухрадиусной схемы формовкибудетпредставлятьсобойужечетырехпараметрическуюкоординаты , которой связаны с параметрами 1 () ,поверхность,и при < 1уравнениями, а при > 1 соотношениями: = 1 () (1 − cos (1 − 11)) + 2 () sin () ()1 ()2 ()1 ()− 2 () (1 − cos ( = 1 () sin ( − 11))) cos(2 ( )1 ( )(2.32)1 − 11) + 2 () sin () ()1 ()2 ()1 ()− 2 () (1 − cos ( − 11))) sin(2 ()1 ()Для случая трехрадиусной калибровки сечение полосы = представляетсобой трехрадиусную дугу, причем на участке 1 - дуга радиуса 1 () , на54следующем участке 2 - дуга радиуса 2 (), а на участке3 , равном ( − 1 −2 ) – дуга радиуса 3 (), где - текущая длина по трехрадиусной дуге.В результате для трехрадиусной схемы формовки была полученашестипараметрическая поверхность, координаты , которой связанысоотношениями: 1 () и при ≤ 1 - (*), для 2 () и при ≤ 1 + 2 - (**),а для 3 () и при > 1 + 2 : = 1 () (1 − cos (121)) + 2 () sin () sin ()−1 ()2 ()1 ()− 2 () (1 − cos (21)) cos ()2 ()1 ()(2.33) − 1 − 212− 3 () sin (+) cos ()−3 ()1 () 2 ()− 3 () (1 − cos ( = 1 () sin (−2 () (1 − cos (+11)) sin (()121 ()11222) + 2 () sin (()22 − 1 − 212+)) sin ()3 ()1 () 2 ()) cos (()−1 −2) + 3 () sin (()−1 −2) + 3 () (1 − cos (()3 ()3 ())) cos (11+())−) sin (11 ()22 ()+),где = (, ) = (, )где и – неизвестные функции лагранжевых координат точек формуемойполосы; (, ) и (, ) – закон соответствия произвольной материальнойточкисрединнойплоскостиполосыгеометрическойточкесрединнойповерхности очага деформации.Таким образом, методика, предложенная С.В.

Самусевым впервые,учитывает упругопластическую деформацию полосы при одно- и многорадиусных системах калибровки валков формовочных станов.Поведение металла в калибре рассматривают следующим образом: половинаширины полосы делится на три равные части и обозначается четырьмя точкамипо средней линии сечения ‒ «0», «1», «2» и «3». Точка «0» соответствуетцентральному волокну, а точка «3» ‒ волокну кромки. Для расчета продольных55деформаций трубной заготовки необходимо определить перемещение всех точекпо всей длине очага формовки.

Точка «2» условно принимается нулевой, то естьдопускается, что деформация в этой точке при формовке трубной заготовкиравна нулю. Точка «2» делит зону контакта на зону сжатия и зону растяжения.При этом площади эпюр растяжения и сжатия должны быть равны с этой цельюнеобходимо подобрать такую точку, чтобы это условие выполнялось (Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации