Моделирование формообразования элементов конструкций в режиме ползучести

• Автор: Банщикова, Инна Анатольевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 95 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. НЕУПРУГОЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУКЦИЙ (обзор)
Глава 2. ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ ПАНЕЛЕЙ
§2.1. Постановка обратной задачи
§ 2.2. Численные методы решения
§ 2.3. Примеры решения обратных задач
Глава 3. ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ДЛИННОМЕРНЫХ ПРОФИЛЕЙ ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ В УСЛОВИЯХ
ПОЛЗУЧЕСТИ
§ 3.1. Постановка задач и определяющие соотношения
§ 3.2. Численные методы и их апробация
§ 3.3. Численные примеры
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МОДЕЛИ
ФОРМООБРАЗОВАНИЯ СТЕРЖНЕЙ
§4.1. Определение характеристик ползучести
§ 4.2. Кручение стержней прямоугольного сечения постоянным моментом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы и задачи исследований. В конструкциях корпусов судов и самолетов широко используются панели двойной кривизны и профили прямоугольного, уголкового, двутаврового и более сложного сечения из труднодеформируемых при обычной температуре алюминиевых и титановых сплавов. Традиционные способы формообразования элементов конструкций из таких сплавов часто приводят к возникновению пластических изломов, трещин и других макроповреждений. В связи с этим эффективным направлением, получившим развитие в последние годы, является формообразование при высокой температуре и медленном деформировании в условиях ползучести и сверхпластичности. Использование таких технологических процессов обеспечивает изготовление деталей с высокой точностью, что снижает трудоемкость сборочно-сварочных работ, а также приводит к снижению усилий формообразования, к повышению остаточного ресурса и качества конструкции. Вместе с этим возникает необходимость решения задач, моделирующих процесс формообразования - исследование температурных, временных и силовых режимов деформирования, нахождение геометрии оснастки с учетом упругого восстановления после снятия нагрузок и др.
В настоящее время имеется большое количество публикаций, относящихся к вопросам формообразования оболочечных элементов, кручению и изгибу профилей в условиях пластичности и ползучести. В большинстве из них решаются задачи по определению формы штампа или оснастки для осесимметричных оболочек или пластин одинарной кривизны в условиях релаксационного режима деформирования (заготовка нагревается до температуры формообразования, поджимается к поверхности, предварительно рассчитанной с учетом величины упругого восстановления, выдерживается в деформированном состоянии определенное время, после чего

производится разгрузка), исследуется кручение стержней с поперечным сечением простой формы (эллипс, прямоугольник) в двумерной постановке или в одномерной постановке для тонкостенных конструкций. При этом формообразование панелей и профилей, без каких-либо ограничений на форму контура сечения, в силу нелинейности систем дифференциальных уравнений, описывающих поведение конструкции, освещено не достаточно.
В данной работе приводятся решения прямых и обратных задач формообразования в условиях ползучести гладких панелей двойной кривизны в геометрически линейной постановке и длинномерных профилей двойной кривизны и заданного угла закручивания. Процесс формообразования моделируется для различных режимов деформирования, включая релаксационный. Для длинномерных профилей задачи формулируются в двумерной постановке. Считается, что напряжения и деформации зависят только от двух декартовых координат в плоскости поперечного сечения профиля. Кривизны и погонный угол закручивания являются только функциями времени.
В общем виде прямая задача формулируется следующим образом: для заданной продолжительности процесса Д и заданных внешних силовых или кинематических воздействий требуется определить остаточные кинематические характеристики (прогиб пластины, кривизны и угол закручивания профиля) после разгрузки и упругого восстановления в момент времени Д . При решении обратной задачи требуется найти такие силовые и кинематические параметры формообразования при 0 < £ < Д, чтобы после снятия нагрузок и упругого восстановления получить требуемые остаточные кинематические величины.
Цель работы. Численное моделирование процессов формообразования панелей двойной кривизны и длинномерных профилей при повышенной температуре в условиях ползучести на осно-

Рис. 2.4. Остаточная форма пластины.
Рис.2.5. Упреждающая форма пластины.