Физико-феноменологическая модель пластичности для процессов холодной объемной штамповки и пластического структурообразования металлов

• Автор: Пучкова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
Введение
Список обозначений
Глава I. Физико-математическая теория пластичности металлов
1.1. Физико-феноменологическая теория пластичности изотропного материала с изотропным упрочнением
1.2. Физико-феноменологическая модель пластичности изотропного материала с анизотропным упрочнением
1.3. Цель и задачи исследования
Глава II. Материалы и методы экспериментального исследования
2.1. Материалы исследования
2.2. Методика испытания материалов на растяжен ие и осадку и построения диаграмм деформирования
2.3. Методика экспериментального исследования влияния циклического деформирования с большими деформациями в циклах в условиях холодной деформации на механические свойства металлов
Глава III. Экспериментальная проверка адекватности одноосной физикофеноменологической модели пластичности изотропного материала
3.1. Методика проверки адекватности модели
3.2. Результаты исследования и их анализ
Глава IV. Получение экспериментальных основ и построение физикофеноменологической модели пластичности металлов при циклическом деформировании с большими деформациями в циклах

4.1. Эксперименталыюе исследование влияния циклического деформирования с большими деформациями в циклах в условиях холодной деформации на механические свойства металлов
4.2. Построение физико-феноменологической модели пластичности металлов при циклическом деформировании с большими деформациями в циклах
Глава V. Экспериментальная проверка разработанной модели пластичности и совершенствование на ее основе технологии штамповки детали «гайка»
5.1. Экспериментальная проверка разработанной модели пластичности
5.2. Аттестация и совершенствование технологии холодной объемной штамповки детали «гайка» с использованием численного моделирования формообразования
Основные результаты
Литература
Приложение

Введение
К моменту постановки данной работы в отечественной и зарубежной научно-технической литературе предложено большое разнообразие моделей, пластичности металлических материалов, в том числе для описания циклического деформирования и сложного нагружения. Предложенные модели учитывают изотропное и кинематическое упрочнение [1-8].
Получение экспериментальных основ моделей и их верификация проводились при испытании тонкостенных трубчатых образцов нагружаемых осевой силой, внутренним давлением и крутящим моментом. Данная методика позволяет деформировать образцы на несколько процентов (в <10%) [9]. Поэтому проверенных моделей пластичности, описывающих циклическую и близкую к ней деформацию с большими деформациями в циклах (в > 0,1) и
накопленную за несколько циклов (|<я?в > 1,о), практически не существует.
Такие деформации реализуются в современных многопереходных процессах холодной объемной штамповки (ХОШ), например, крепежных изделий [10 - 14] и процессах пластического структурообразования — получения микрокристаллических металлов с использованием очень больших (в >6) (называемых в литературе интенсивными) деформаций (равноканальное угловое прессование, прессование по схеме «песочные часы» и т.д.) [15 - 18].
Поэтому, одна из самых эффективных технологий обработки металлов давлением (ОМД) технология ХОШ, в настоящее время разрабатывается на основе производственного опыта и эмпирических рекомендаций [11].
Модели математической теории пластичности, как феноменологической дисциплины, основаны на модели материала в виде сплошной среды. Они не содержат характеристик структуры материала и, следовательно, не описывают ее эволюцию. Описание эволюции структуры, в частности линейного размера

позволяет последовательно учесть историю нагружения. В общем случае учет истории нагружения связан с учетом зависимости скорости деформации и, следовательно, деформации от времени, зависимости температуры, от времени, а также зависимости (явной или неявной) тензоров напряжений от времени, то-есть характера траектории нагружения материальных частиц. Эти зависимости оказывают влияние на закономерности изменения структуры, которая определяет свойства металлов и их пластическое поведение [27], т.е. влияние истории нагружения на ст осуществляется через структуру материала.
За последние десять лет появилось большое количество работ зарубежных авторов, посвященных развитию микроструктурного подхода для описания деформации [6, 8, 43-47]. Например, в работах [6, 43, 44, 46, 47] исследуются скалярные модели пластической деформации, полученные в рамках физики прочности и пластичности, описывающие диаграммы деформирования алюминиевых и медных сплавов в широком диапазоне температур и скоростей деформаций. Высокая точность описания экспериментальных кривых достигается за счет большого числа (от 10 до 20) экспериментально определяемых параметров подгонки модели, что является их существенным недостатком. Некоторые авторы обобщают эти модели на объемное напряженно-деформированное состояние для случаев простого нагружения образцов из алюминиевого сплава (99,9% А1) [48-50], но проблема учета истории нагружения ими не рассматривается.
Проблема учета истории нагружения особенно актуальна для холодной штамповки, в частности для технологии ХОШ крепежных деталей, а также для процессов пластического структурообразования. Это обусловлено некоторыми существенными особенностями этих технологий. Данные технологические процессы являются многопереходными, при этом, как правило, в последующих переходах штамповки деформация меняет знак. При наличии интенсивного упрочнения и смене знака деформации наблюдается ярко выраженная деформационная анизотропия (эффект Баушингера). Поэтому при выполнении