Диссертация (1143892), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Измерение параметров деформированного состояния заготовкиИсследование деформированного состояния тонколистовой заготовкипроводилось с целью подготовки данных для экспериментальной верификации.Исследование осуществлялось методом измерения концентрических сеток,наносимыхнаповерхностьобразцовлистовыхзаготовок.Примерподготовленных образцов из латуни Л68 толщиной 0.24 диаметром 110 ммпоказан на рисунке 3.23.а)б)Рисунок 3.23 – Заготовка из латуни Л68 с нанесенным паттерном изконцентрических окружностей: а – до деформации; б – после деформации132Расчетпроцессаформоизмененияосесимметричнойзаготовкиосуществлялся в лагранжево-эйлеровой постановке. Измерительный паттерн наповерхности образцов наносился в виде концентрических окружностей, т.к.лагранжевы координаты представляют собой радиусы окружностей.Поскольку лагранжевы координаты точек представляют собой радиусы r0концентрических окружностей, сетка на образцы также наносилась в видеконцентрических окружностей.
При нанесениипаттерна использовалсяинструментальный микроскоп.Для измерения эйлеровых координат r и z точек деформированнойзаготовки 1 применялась координатно-измерительная машина с контактнымидатчиками и тремя степенями свободы для перемещения измерительного щупа 2в различных направлениях (рисунок 3.24). Система координат задавалась такимобразом, чтобы ось r была направлена по радиусу недеформированной заготовкиот центра до фланца, а ось z совпадала с осью заготовки и противоположнонаправлена прогибу заготовки.Рисунок 3.24 – Принципиальная схема координатно-измерительной машины дляопределения координат точек деформированной заготовки: 1 – заготовка;2 – измерительный щуп133Эксперимент проводился следующим образом.
Листовая заготовкаоднократно нагружалась импульсом давления в разрядной камере. По точкампаттерна лагранжевой сетки измерялись эйлеровы координаты r и z. Напряжениезаряда конденсаторной батареи принималось 2.0 кВ. Такого нагружениядостаточно для формоизменения заготовки без разрушения.На рисунке 3.25 показана кинематика точек заготовки латуни Л68 при ЭГИвытяжке-формовке, полученная из натурного эксперимента.
Данная криваяпозволяет определить зависимости r(r0), z(r0), по которым, в свою очередьопределяютсякомпонентытензоралогарифмическихдеформацийОтносительный прогиб(рисунок 3.26).00.20.40.60.810.00-0.05-0.10-0.15-0.20-0.25-0.30Относительный радиусРисунок 3.25 – Пример кинематики точек заготовки из латуни Л68 при ЭГИвытяжке-формовкеС учетом смешанного описания деформирования заготовки в лагранжевоэйлеровой постановке меридиональная m и тангенциальная t компонентытензора логарифмических деформаций определяются координатами r, z вектораперемещений точек заготовки следующими соотношениями:22 = ln √(′0 ) + (′0 ) = ln(⁄0 ).(3.9)(3.10)Материал заготовки предполагается несжимаемым, поэтому толщиннаядеформация h определяется соотношением:ℎ = − − .(3.11)134При обработке набора значений экспериментальных данных 0 , , ,i=1,2,…,n используется разностное представление производных, входящих ввыражения для деформаций:( )+1/2= ln √(2+1 −0+1 −0( )+1/2 = ln [+1 −) + ( ++10 +0+10+1 −02)(3.12)](3.13)Дробные индексы означают, что значения деформаций определяютсяпосередине между нанесенными линиями паттерна.
Пример распределениякомпонент тензора логарифмических деформаций для заготовки из латуни Л68показан на рисунке 3.26.Наборы значений меридиональных m, тангенциальных t и толщинных hдеформацийусреднялись,пополученнымзначениямрассчитываласьинтенсивность деформаций в точках заготовки вдоль образующей в моментостановки [90] (рисунок 3.27): =√2√(3− )2 + ( − ℎ )2 + (ℎ − )2 .(4.6)Компоненты тензоралогарифмических деформаций0.200.150.1010.0520.00-0.05-0.100.00.10.20.30.40.5Относительный радиус0.6Рисунок 3.26 – Экспериментально полученные компоненты тензоралогарифмических деформаций при высокоскоростной вытяжке-формовке:1 – меридиональная логарифмическая деформация m; 2 – тангенциальнаялогарифмическая деформация t135Эффективная пластическая деформация0.220.200.180.160.140.120.100.080.060.040.020.000.00.10.20.30.4Относительный радиус, r*0.50.6Рисунок 3.27 – Эффективная пластическая деформация в точках заготовки вмомент остановки, рассчитанная из экспериментальных данных3.4.
Определение характеристик кривой деформационного упрочненияДля определения характеристик кривой деформационного упрочненияпроводились испытания на растяжение образцов из латуни Л68 толщиной 0.24(рисунок 3.28), стали 12Х18Н10Т толщиной 0.55 мм (рисунок 3.29) и меди М1толщиной 0.2 мм (рисунок 3.30). Вдоль и поперек проката вырезалось по 5образцов размером 15 x 60 мм с погрешностью ±0.1 мм. Полученные данныеперестраивалась в диаграмму истинных напряжений "напряжение текучести – интенсивность тензора логарифмических деформаций ". Затем выбиралось10 пар " – " (таблица 3.7). Полученные данные аппроксимировалисьстепенной зависимостью (2.8). Погрешность аппроксимации в среднемсоставила 1…2%.Данные для алюминия 5754 (рисунки 3.31 и 3.32) и алюминия 6061(рисунок 3.33) предоставлены производителем.136Таблица 3.7 – Результаты испытаний на одноосное растяжениеЛатунь Л68Сталь 12Х18Н10ТМедь М1 , 108 Па , 108 Па , 108 Па10.01160.8810.00983.3320.01050.90420.02261.3920.0133.5940.02131.08230.04481.8220.0194.0010.0471.43140.06642.1240.0394.9270.0711.71150.08762.4070.0615.6010.0881.88960.1082.6390.0826.0980.1022.02170.1292.8790.0956.3670.1382.30580.1493.0950.1407.1060.1632.45590.1683.3010.1827.6690.1862.596100.1873.4800.2238.1560.2212.725Исходные значенияАппроксимированные значения800Напряжение700600500400300200100000.20.40.60.81ДеформацияРисунок 3.28 – График исходных данных " – " и график аппроксимирующейзависимости для латуни Л68 толщиной 0.24 мм (B = 761.4 МПа, m = 0.469)137Исходные значенияАппроксимированные значенияНапряжение1 200900600300000.20.40.6Деформация0.81Рисунок 3.29 – График исходных данных " – " и график аппроксимирующейзависимости для стали 12Х18Н10Т толщиной 0.55 мм (B = 1250, m = 0.287)Исходные значенияАппроксимированные значения600Напряжение500400300200100000.20.40.6Деформация0.81Рисунок 3.30 – График исходных данных " – " и график аппроксимирующейзависимости для меди М1 толщиной 0.2 мм (B = 480.1, m = 0.379)Исходные значенияАппроксимированные значения500Напряжение400300200100000.20.40.6Деформация0.81Рисунок 3.31 – График исходных данных " – " и график аппроксимирующейзависимости для алюминия 5754 толщиной 1 мм (B = 414.65, m = 0.259)138НапряженияИсходные значенияАппроксимированные значения45040035030025020015010050000.20.40.6Деформация0.81Рисунок 3.32 – График исходных данных " – " и график аппроксимирующейзависимости для алюминия 5754 толщиной 0.7 мм (B = 414.68, m = 0.258)НапряженияИсходные значенияАппроксимированные значения45040035030025020015010050000.20.40.6Деформация0.81Рисунок 3.33 – График исходных данных " – " и график аппроксимирующейзависимости для алюминия 6061 толщиной 0.3 мм (B = 414.68, m = 0.258)3.5.
Выводы по главе1. Для исследования параметров процесса ЭГИ вытяжки-формовкитонколистового металла и схожих процессов отлажена экспериментальнаяоснастка, которая позволяет варьировать основные параметры исследуемогопроцесса.2.Разработанаэкспериментально-расчетнаяметодикаопределениядиаграммы предельных деформаций (FLD) тонколистовых металлов, которая139отличается простотой технологической оснастки и простотой измерений.Показаны преимущества данной методики.3. Проведены эксперименты по получению точек динамической FLD дляряда тонколистовых металлов: латунь Л68, медь М1, сталь 12Х18Н10Т,алюминий 5754 и алюминий 6061 в диапазоне толщин от 0.2 до 1 мм.4.
Показано, что динамическая FLD лежит ниже FLD, рассчитанной спомощью комплекса LS-DYNA.5. Отлажена методика измерения кинематики точек деформируемойзаготовки после нагружения. На основе кинематических зависимостей полученыпараметры деформированного состояния точек листовой заготовки6. Проведены испытания на растяжение для ряда тонколистовых металлов.Проведена аппроксимация экспериментальных данных степенным закономупрочнения.7.
Полученные экспериментальные данные были использованы в расчетах,а также применялись для оценки корректности компьютерных моделей,описанных в главе 2.140ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССАИНТЕНСИФИЦИРОВАННОЙ ЭГИ ВЫТЯЖКИ-ФОРМОВКИВ данной главе представлена универсальная методика проектированиятехнологическихпредлагаемойпроцессов в КЭ комплексе LS-DYNA.методикиспроектированаиС помощьюисследованатехнологияинтенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки тонколистовых металлов сдополнительным использованием ресурса пластичности фланца.4.1.
Методика проектирования технологических процессов в LS-DYNAВ наше время существуют различные методы проектирования новыхтехнологических процессов. Традиционное проектирование без применениякомпьютерного моделирования включает в себя следующие поступательныеэтапы:1. Получение технического задания;2. Выбор технологической схемы и геометрии инструмента на основеприближенного аналитического расчета;3. Создание технологии на основе аналитического решения и эмпирическихметодик;4. Изготовление опытного образца;5.
Трудоемкая ручная доработка оснастки на основе выявленных дефектов;6. Производство и эксплуатация.Традиционноепроектированиенаосновеаналитическихрешенийотличается значительной трудоемкостью, связана с высокими рисками и имеетмалую значимость наработок для использования в других производственныхциклах. Данный метод предоставляет только одно решение задачи: трудоемкийпереход от исходных данных или технического задания на деталь к получениютребуемых параметров для изготовления детали, т.е. является обратной задачей.141Поиск более одного решения не производится в связи со значительнымиматериальными, ресурсными и временными затратами, а потому традиционныйметод является неэффективным.Современные методы представляют собой системы автоматизированногопроектирования (САПР) и в значительной мере используют средствавычислительной техники.
Структурно, схема с применением САПР (рисунок 4.1)имеет те же элементы, что и схема традиционного проектирования, однако вданном случае процесс позволяет легко вносить корректировки и исправления,протекает значительно быстрее по времени и не требует значительныхматериальных затрат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
