Диссертация (1143892), страница 12
Текст из файла (страница 12)
При расчете вытяжки-формовки анизотропного металла,использоваласьмодельматериала3_PARAMETER_BARLAT(3PB)сэкспоненциальным упрочнением.На рисунке 2.16 представлена КЭ модель матрицы, заготовки и прижима дляЭГИ вытяжки-формовки. Поскольку расчет проводился с учетом анизотропиимеханических свойств материала заготовки, создавались целые моделизаготовки и оснастки, несмотря на симметричность задачи.73Рисунок 2.16 – Геометрическая модель матрицы, заготовки и прижима для ЭГИвытяжки-формовки: 1 – заготовка; 2 – матрица; 3 – прижим Латунь Л68Были проведены сравнительные расчеты процесса ЭГИ вытяжки-формовкизаготовки из латуни Л68 для двух моделей материалов. Характеристикиматериала, задаваемые в модели MPL, указаны в Приложении А.
Для моделиматериала 3PB дополнительно указывались коэффициенты анизотропииR0 = 0.80, R45 = 0.90, R90 = 0.87 и параметр Barlat exponent (be), который зависит оттипа кристаллической решетки исследуемого материала; для латуни Л68 be = 8.Величина импульса давления при этом подбиралась таким образом, чтобымаксимальная деформация была близка к нижней кривой предельныхдеформаций (FLD) (рисунок 2.17).
На диаграммах показано деформированноесостояние точек вдоль образующей заготовки.Как видно по рисунку 2.18, при использовании как анизотропной, так иизотропной моделей материала заготовки, наблюдается незначительноеотклонение формы наружного диаметра от круга. Прямой связи междуанизотропией механических свойств материала и фестонообразованием неустановлено.74а)б)Рисунок 2.17 – Диаграммы предельных деформаций для моделей материалаMPL (а) и 3PB (б): «*» – зона складкообразования; «Х» – зона вероятногоскладкообразования; «+» – зона нормального формообразования; «Δ» – зонавыраженного утонения металлаа)б)Рисунок 2.18 – Форма наружного диаметра заготовки из латуни Л68:а – изотропная модель материала заготовки; б – анизотропная модель материалазаготовкиРасчеты показали, что на фланце обеих моделей присутствует определенныйнабор складок (Приложение Б), которые можно условно разделить на следующие75категории: широкие и тонкие складки, явно отличающиеся по ширине;"половинчатые" складки, образующиеся на периферийной части фланца иимеющие неполную длину; V-образные складки, которые часто имеют общееоснование у перегиба фланца и расходящиеся к периферии; сдвоенные складки,а также складки средних размеров.
Для анизотропной модели характерны болееширокие складки, чем для изотропной модели, что объясняет различие в общемколичествескладок.Изотропнаямодельобладаетвыраженнойсимметричностью расположения складок, в то время как расположение складокна фланце анизотропной модели выглядит более хаотично.Обе модели (MPL и 3PB) позволяют прогнозировать вероятность появленияскладок на стенке вытянутой заготовки. Несмотря на различия в расположениискладок на фланцевой части заготовки, складки на свободной части заготовкирасполагаются в схожих местах.
Следовательно, рассмотренные моделисопоставимы для прогнозирования вероятности потери устойчивости фланца исвободной части заготовки.Для характерных точек заготовки (в центре, на фланце и свободной части)былиполученызависимостиотвремениэффективнойпластическойдеформации. Для каждой категории выбиралось 5 – 7 точек, расположенных наодном радиальном расстоянии от центра заготовки, после чего вычислялосьсреднее арифметическое значение эффективной пластической деформации длякатегории. Как и ожидалось, различия в значениях для модели материала MPLнезначительные и не выходят за рамки тысячных долей; различия в значенияхдля модели материала 3PB находятся в рамках десятых долей. Для среднихзначений строился график изменения эффективной пластической деформации вовремени (рисунок 2.19).
Значения величин в момент остановки заготовкиприведены в таблицу 2.2.76Эффективные пластическиедеформации0.90.80.7MPL - 10.6MPL - 20.5MPL - 30.43PB - 10.33PB - 20.23PB - 30.10.00.0E+003.0E-046.0E-04Время, с9.0E-041.2E-03Рисунок 2.19 – Зависимость эффективных пластических деформацийхарактерных точек заготовки от времени: 1 – центр заготовки; 2 – точки вблизирадиуса закругления кромки матрицы; 3 – точки на краю фланцаТаблица 2.2 – Среднее значение эффективной пластической деформации вхарактерных точках заготовки в момент ее остановкиМодель материалаЦентрСвободнаяФланецчастьMAT_POWER_LAW_PLASTICITY0.8020.3850.2473_PARAMETER_BARLAT0.8000.3940.259 Алюминий 5754Также были проведены сравнительные расчеты процесса ЭГИ вытяжкиформовки заготовки из алюминия 5754 толщиной 1 мм проводились для двухмоделей материалов.
Характеристики материала, задаваемые в модели MPL,указаны в Приложении А. Для модели материала 3PB дополнительноуказывались коэффициенты анизотропии R0 = 0.70, R45 = 0.92, R90 = 0.67 ипараметр Barlat exponent; для алюминия 5754 be = 8.Величина импульсадавления подбиралась таким образом, чтобымаксимальная деформация была близка к нижней кривой предельныхдеформаций (рисунок 2.20).77а)б)Рисунок 2.20 – Диаграммы предельных деформаций для моделей материалаMPL (а) и 3PB (б): «*» – зона складкообразования; «Х» – зона вероятногоскладкообразования; «+» – зона нормального формообразования; «Δ» – зонавыраженного утонения металлаРасчеты показали, что форма наружного диаметра незначительноотличается от формы круга вне зависимости от выбора модели материала. Нафланце обеих моделей наблюдается складкообразование.
Поскольку толщинаматериала заготовки из алюминия 5754 существенно больше, чем у заготовки излатуни Л68, то также изменилось количество и форма складок на фланце; нафланце заготовки из алюминия преобладают широкие и сдвоенные складки(Приложение Б).Для характерных точек заготовки (в центре, на фланце и свободной части)былиполученызависимостиотвремениэффективнойпластическойдеформации. Точки для каждой категории выбирались аналогично выбору точекдля заготовки из латуни Л68. Для средних значений строился график измененияэффективной пластической деформации во времени (рисунок 2.21).
Значениявеличин в момент остановки заготовки приведены в таблицу 2.3.78Эффективные пластическиедеформации0.90.80.7MPL - 10.6MPL - 20.5MPL - 30.43PB - 10.33PB - 20.23PB - 30.10.00.0E+004.0E-04Время, с8.0E-041.2E-03Рисунок 2.21 – Зависимость эффективных пластических деформацийхарактерных точек заготовки от времени: 1 – центр заготовки; 2 – точки вблизирадиуса закругления кромки матрицы; 3 – точки на краю фланцаТаблица 2.3 – Среднее значение эффективной пластической деформации вхарактерных точках заготовки в момент ее остановкиМодель материалаЦентрСвободнаяФланецчастьMAT_POWER_LAW_PLASTICITY0.7910.3180.1193_PARAMETER_BARLAT0.7730.3210.116Модель материала 3РВ позволяет получать более точные результатырасчетов в сравнении с моделью материала MPL, поскольку учитываетанизотропию механических свойств листовой заготовки, однако использованиеданной модели связано с некоторыми трудностями.При использовании в расчетах анизотропной модели материала заготовкинедостаточно использовать четверть модели из-за различия механическихсвойств в разных направлениях.
Использование полной модели закономерноувеличивает время счета в 4 – 5 раз. В некоторых случаях, для того чтобымашине хватило ресурсов для завершения счета, необходимо укрупнятьконечно-элементную сетку оснастки и заготовки (т.е. использовать меньшее79количество симплекс-элементов), что может привести к значительнымпогрешностям в расчетах, поскольку деформация и напряжение в пределаходного симплекс-элемента постоянна и меняется скачком от элемента к элементу[64]. Другими словами, использование модели материала 3PB усложняет вводисходных данных и замедляет исследования.При расчетах процессов импульсного деформирования, использованиеанизотропной модели материала не дает принципиально новых данных, важныхдля исследования процесса, в сравнении с моделью изотропного материала. Невыявлено прямой зависимости изменения формы наружного диаметра заготовкиот анизотропии механических свойств.
Расчеты показали зависимость формы,размера и количества складок на фланце заготовки в большей степени от выборатолщины и марки материала, чем от выбора изотропной или анизотропноймодели материала в LS-DYNA. При скоростях деформации, характерных дляЭГИ процессов, анизотропия механических свойств не оказывает существенноговлияния на процесс деформации. С точки зрения прогнозирования потериустойчивости на фланцевой и свободной части заготовки обе модели одинаковопригодны.Как показало сравнение средних значений эффективных пластическихдеформаций, примерная погрешность менее точного варианта расчета с заданноймоделью материала MPL относительно расчетов с заданной моделью материала3PB составляет 0.25% и 1.02% для точек в центральной части, около 2.28% и0.93% для свободной части и 4.63% и 2.59% для точек фланца для заготовок излатуни Л68 и алюминия 5754 соответственно.
Такие погрешности вполнедопустимы при инженерных расчетах с учетом более простого способа созданиякомпьютерной модели, ввода исходных данных и сокращения времени счета внесколько раз.В связи с выше изложенным, для исследований импульсных процессовдеформирования листовых заготовок допустимо использовать модель материалаMPL, а анизотропией механических свойств пренебречь.802.6. Разработка компьютерных моделейС учетом проведенных ранее исследований, связанных с компьютерныммоделированием, были созданы расчетные модели, которые учитывают рядфизико-механическихособенностейпроцессов,позволяютварьироватьключевые параметры процесса (например, величину и длительность импульсадавления), достаточно простые в задании исходных данных и при этомпозволяющие получить результаты с приемлемой для инженерных расчетовточностью.2.6.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
