Моделирование интенсивного пластического деформирования металлов в процессах высокоскоростного резания и динамического канально-углового прессования

• Автор: Шипачев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Математические модели и численные алгоритмы расчета динамического взаимодействия деформируемых твердых тел в пространственной постановке
1.1. Физико-математическая модель процесса деформирования и разрушения тел из инертных материалов при их динамическом взаимодействии, учитывающая кинетику повреждения материалов и тепловые эффекты
1.2. Метод конечных элементов для численного решения задач высокоскоростного соударения
1.3. Трехмерный расчет взаимодействия цилиндрических тел с жесткой стенкой
2. Численное исследование процессов высокоскоростного ортогонального резания металлов
2.1. Высокоскоростное ортогональное резание металлов инструментом из сверхтвердого материала с учетом разрушения и температурных эффектов
2.2. Моделирование процесса теплопроводности при высокоскоростном резании металлов
3. Численное исследование процессов динамического канально-углового прессования металлов
3.1. Применение метода интенсивной пластической деформации для получения объемных наноструктурных материалов
3.2. Динамическое канально-угловое прессование с применением инерционной схемы нагружения
3.3. Динамическая схема нагружения
3.4. Динамическая схема нагружения с пуансоном
3.5. Двухпоршневая схема нагружения

3.6. Численное моделирование процессов динамического канальноуглового прессования в трехмерной постановке
Заключение
Список использованных источников
Приложение

Введение
Широкомасштабные исследования процессов высокоскоростного взаимодействия деформируемых твердых тел экспериментального, аналитического, численного характера активно проводятся с середины прошлого века [1 - 29]. Перспективное развитие различных областей техники, связанных с динамическими условиями нагружения, в значительной степени зависит от создания и широкого применения новых материалов с комплексом заданных физико-механических свойств, разработка которых в последнее время получила мощный импульс [30, 31].
Одним из активно развиваемых направлений является получение объемных наноструктурных материалов - перспективных конструкционных и функциональных материалов нового поколения [32 - 42]. Выделяются два основных метода их получения - компактирование исходных нанопорошков и формирование наноструктур при интенсивной пластической деформации (ИПД). Исследование ультрамелкозернистых (УМЗ) металлов, полученных ИПД, показало, что они характеризуются рядом уникальных свойств -повышенной в несколько раз, по сравнению с крупнозернистыми аналогами, прочностью, сочетающейся с хорошей пластичностью, низко- и высокотемпературной сверхпластичностью, циклической и радиационной стойкостью.
Для получения УМЗ структуры методом ИПД используют процесс равноканального углового прессования (РКУП), разработанный творческим коллективом В.М. Сегала [43] и развитый Р.З. Валиевым с сотрудниками [44]. В ВНИИ технической физики Российского федерального ядерного центра (г. Снежинск) предложен динамический вариант этого метода (ДКУП), в котором продавливание материала через каналы осуществляется путем импульсной нагрузки за счет энергии продуктов горения пороха, сжатых газов и др. [34]. Основное преимущество этого метода по сравнению с РКУП состоит в том, что увеличивается скорость пластического

На рис. 1.8 представлены конфигурации стального цилиндрического ударника при ударе с начальной скоростью 400 м/с, значение динамического предела текучести в данном случае составило 0.8 ГПа. Фрагменты процесса соответствуют моментам времени 0, 20, 40 и 60 мкс. Конечная форма цилиндра соответствует полученной в экспериментах, проведенных на баллистических стендах НИИ прикладной математики и механики Томского государственного университета [90].
В табл. 1.3 представлены результаты численных расчетов для стального ударника в сравнении с экспериментальными данными [90]. Наблюдается хорошее согласие расчетных данных с экспериментальными для отношения конечной длины цилиндра к начальной. Максимальное расхождение не превышает 2.5%.