Прочность деталей из объемных наноматериалов, полученных при равноканальном угловом прессовании

• Автор: Ермоленко, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ ПРИ РАВНОКАНАЛЬНОМ УГЛОВОМ ПРЕССОВАНИИ (РКУП)
1.1 Деформация РКУП
1.2 Модельные представления больших пластических деформаций
1.3 Подходы к численному математическому моделированию процесса РКУП
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЕЙ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ РКУП
2.1 Структура программной реализации методики расчетного комплекса Ое1Ъпп
2.2 Основные уравнения и метод решения
2.3 Тестирование
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕЙ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ В ОБЪЕМНЫХ НАНОМАТЕРИАЛАХ, ПОЛУЧЕННЫХ РКУП
3.1 Особенности расчетов при 30 моделировании
3.2 Выбор модели материала
3.3 Выбор расчетной схемы. Влияние маршрута РКУП, размеров заготовки, параметров канала, материала
3.4 Влияние размера счетной ячейки в расчетах НДС образцов при 30 моделировании
3.5 Влияние конструктивно-технологических факторов на распределение пластических деформаций
4. АНАЛИЗ НДС ЗАГОТОВОК ПРИ ОДНОМ И БОЛЕЕ ПРОХОДОВ ПРОЦЕССА РКУП
4.1 Построение физической модели процесса
4.1.1 Влияние материала
4.1.2 Влияние трения
4.2 Моделирование первого прохода РКУП
4.2.1 Анализ деформирования образцов квадратного поперечного сечения при РКУП
4.2.2 Анализ деформирования образцов круглого поперечного сечения при РКУП
4.2.3 Анализ деформирования образцов с учетом масштабного фактора

4.2.3 Анализ НДС при углах пересечения каналов не равных 90°
4.3 Моделирование процесса РКУП для двух и более проходов
4.4 Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов исследований
4.5 Оптимальные параметры оснастки при РКУП
4.6. Расчет теоретических коэффициентов концентрации упругих напряжений в деталях
5. Исследование усталостных характеристик материала в крупнозернистом и наноструктурном состояниях
5.1. Влияние поверхностно пластической деформации на величину коэффициента концентрации напряжений
5.2 Исследование малоцикловой усталости резьбовых деталей
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В последние годы большое внимание уделяется развитию нанотехнологий, которые были определены наиболее приоритетными направлениями развития в науке и технике. На государственном уровне нанотехнологии были обозначены национальной программой развития данной научной отрасли. Значительно вырос интерес к получению объемных наноматериалов с помощью различных методов интенсивной пластической деформации (ИПД), с помощью которых можно произвести существенное измельчение микроструктуры металлов и сплавов до напоразмеров, когда средний размер зерна будет измеряться десятками нанометров. Объемные наноматериалы, полученные методами ИПД при равноканальном угловом прессовании (РКУП), характеризуются уникальными физикомеханическими свойствами, например, повышением предела прочности в 1,5-2,5 раза, при сохранении достаточной пластичности (около 10-15%).
Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) при РКУП является сложным для его описания методами математического моделирования, поскольку поведение материалов в данном случае является нелинейным многофакторным процессом. Поэтому для решения поставленной задачи необходимо получить корректное описание процесса РКУП в зависимости от параметров и режимов деформирования. Неравномерность накопленных пластических деформаций по объему заготовки, многопроходная схема деформирования и ряд других факторов требуют более полного теоретического исследования этого процесса, которое возможно с применением современных численных методов, способствующих уменьшению затрат на проведение дорогостоящих экспериментов.
Несмотря на то, что в области РКУП отечественными и зарубежными учеными выполнено значительное количество исследований по изучению свойств объемных наноматериалов, проблема исследования НДС и свойств

В расчетном комплексе Оейэгт-ЗО, в расчетах, в качестве исходной модели материала используется кривая «Напряжений-деформаций». Расчетные величины представляют собой эффективные напряжения (фон Мизеса) [5, 20] и эффективные деформации, соответственно, определяемые по уравнениям
с=>/К-Г+(сг,-0,)2+(С7,-)2+6«+<+) (2-2.18)
е =у-/(е1 -е2)2 +(е2 ~ез)2 +(£з ~£|)2- (2-2Л9>
Для учета увеличения пластичности используется истинная кривая деформирования, учитывающая увеличение напряжений течения материала. С увеличением деформаций, происходит рост напряжений вызываемых ими в материале и кривая экстраполируется с ростом деформаций.
Напряжения течения материала зависят от ряда факторов, таких как накопленные деформации, скорость деформирования и температура, ввиду этого в расчеты вводится дополнительные кривые зависящие от данных переменных (рис. 2.2.2).

Рисунок 2.2.2 - Напряжения в зависимости от: а) температуры; 6) скорости деформирования.