Механика технологического наследования как научная основа проектирования процессов упрочнения деталей машин поверхностным пластическим деформированием

• Автор: Блюменштейн, Валерий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 595 с. : ил. + Прил. (133 c.: ил. )

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ
Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов
ВВЕДЕНИЕ
1 ПОСТАНОВКА НАУЧНОЙ ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАСЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА
ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
1.1 Роль технологического наследования в формировании качества 20 поверхностного слоя и обеспечении долговечности деталей машин
1.1.1 Научные подходы к проблеме качества поверхностного слоя и 20 повышения долговечности деталей машин
1.1.2 Научные подходы к описанию технологического наследования в 25 терминах и категориях качества поверхностного слоя
1.1.3 Описание технологического наследования в категориях 41 функционала наследственного типа
1.2 Формирование и трансформация поверхностного слоя деталей 45 машин в терминах и категориях механики на стадиях обработки и эксплуатационного циклического нагружения
1.2.1 Формирование поверхностного слоя на стадии резания
1.2.2 Формирование поверхностного слоя на стадии поверхностного 55 пластического деформирования
1.2.3 Описание истории нагружения в терминах и категориях 67 феноменологической теории
1.2.4 Феноменологические представления о роли истории нагружения 74 в обеспечении усталостной долговечности
1.3 Анализ методик проектирования технологических процессов ППД с 87 учетом технологического наследования
1.4 Выводы по 1 главе. Цель и задачи исследований
2 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ МЕХАНИКИ 94 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАСЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ
ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ДЕТАЛИ
2.1 Основные положения системного подхода к проблеме 94 технологического наследования
2.2 Термины и категории описания технологического наследования
2.2.1 Основные гипотезы и допущения
2.2.2 Система уравнений плоской деформации и основные модели 98 феноменологической теории
2.3 Модель процесса исчерпания запаса пластичности металла на 102 стадиях жизненного цикла детали
2.4 Онтология технологического наследования с позиций программ 107 нагружения поверхностного слоя на стадиях резания, ППД и усталостного нагружения
2.4.1 Описание программы нагружения очага деформации на стадии 107 поверхностного пластического деформирования
2.4.2 Описание программы нагружения очага деформации на стадии 117 резания
2.4.3 Формирование остаточного напряженного состояния и его 123 трансформация в зависимости истории нагружения
2.4.4 Трансформация программ по стадиям с учетом истории 125 нагружения
2.4.5 Описание программы нагружения на стадии циклической долговечности
2.4.6 Описание накопления поврежденности и развития трещины на стадии циклической трещиностойкости
2.5 Функциональная модель механики технологического наследования
2.6 Выводы по 2 главе
3 МЕХАНИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАСЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛИ В ПРОЦЕССАХ ОБРАБОТКИ И УСТАЛОСТНОГО НАГРУЖЕНИЯ
3.1 Исследование упрочняемое и пластичности металлов
3.2 Механика процесса резания
3.2.1 Исследование картины течения металла в очаге деформации
3.2.2 Постановка задачи и анализ НДС очага деформации на стадии резания
3.2.2.1 Постановка задачи
3.2.2.2 Формирование очага деформации при резании
3.2.2.3 Анализ НДС очага деформации на стадии резания
3.2.3 Формирование программ нагружения и оценка исчерпания запаса пластичности
3.2.4 Моделирование НДС на стадии резания методом конечных элементов
3.2.5 Остаточное напряженное состояние
3.2.6 Поверхностный слой детали после нагружения на стадии резания
3.3 Механика технологического наследования состояния поверхностного слоя на стадии поверхностного пластического деформирования
3.3.1 Постановка задач
3.3.2 Оценка НДС и степени исчерпания запаса пластичности материалом поверхностного слоя после первого рабочего хода
3.3.3 Оценка степени исчерпания запаса пластичности после второго рабочего хода с учетом наследуемых свойств поверхностного слоя
3.3.4 Оценка степени исчерпания запаса пластичности после третьего рабочего хода с учетом наследуемых свойств поверхностного слоя
3.3.5 Оценка НДС, программ нагружения и СИЗП по методу делительных сеток
3.3.6 Формирование программ с учетом истории нагружения и наследственные закономерности исчерпания запаса пластичности
3.4 Механика технологического наследования на стадии циклической долговечности
3.4.1 История нагружения до зарождения усталостной трещины
3.4.2 Оценка напряженного состояния поверхностного слоя с учетом истории нагружения
3.4.3 Релаксация остаточных напряжений и динамика показателя схемы напряженного состояния с учетом истории нагружения
3.4.4 Формирование наследственных программ нагружения и закономерности исчерпания запаса пластичности
3.5 Механика технологического наследования на стадии циклической трещиностойкости
3.5.1 Оценка порогового коэффициента интенсивности напряжений с учетом истории нагружения
3.5.2 Влияние технологического наследования на скорость роста усталостной трещины
3.6 Закономерности технологического наследования состояния

165 171

поверхностного слоя в категориях программ нагружения и функционала наследственного типа
3.6.1 Закономерности технологического наследования в категориях 286 программ нагружения и степени исчерпания запаса пластичности
3.6.2 Закономерности технологического наследования в категориях 288 функционала наследственного типа
3.7 Выводы по 3 главе
4 МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО 301 НАСЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
4.1 Общая структура исследований
4.2 Материалы и образцы
4.3 Технологическая оснастка для экспериментального исследования
процессов резания и ППД
4.4 Планы экспериментальных исследований
4.5 Методика записи и обработки профилограмм очагов деформации и
определения площади контакта инструмента с деталью
4.6 Методика исследования технологического наследования на стадиях 327 резания и ППД
4.6.1 Методика исследования напряженно-деформированного
состояния поверхностного слоя с помощью фото- и видеосъемки
4.6.2 Методика исследования напряженно-деформированного
состояния поверхностного слоя методом делительных сеток
4.6.3 Методика решения задач механики технологического
наследования методом конечных элементов (МКЭ)
4.7 Методики акустико-эмиссионных и ультразвуковых исследований
4.7.1 Методика акустико-эмиссионных исследований
4.7.2 Методика ультразвуковых исследований
4.8 Методики исследования качества поверхностного слоя
4.9 Методика исследования технологической наследственности на 364 стадии многоциклового усталостного нагружения
4.10 Методика статистической обработки экспериментальных данных и 372 построения статистических моделей
4.10.1 Общая методика
4.10.2 Выполнение специального статистического эксперимента по 379 проверке статистических гипотез
4.11 Выводы по 4 главе
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ОНТОЛОГИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ОЧАГОВ 385 ДЕФОРМАЦИИ КАК ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С УЧЕТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАСЛЕДОВАНИЯ
5.1 Очаг деформации как основа преобразования механических 385 представлений о формировании поверхностного слоя в технологические
5.2 Экспериментальные исследования закономерностей формирования 388 очагов деформации, программ нагружения и качества поверхностного слоя на стадии резания
5.3 Экспериментальные исследования наследственных 402 закономерностей формирования очагов деформации как основы построения программ нагружения и оценки состояния поверхностного слоя на стадии ППД
5.3.1 Исследование базовых закономерностей (онтологий) 402 формирования очагов деформации для формирования комплекса граничных и начальных условий для решения задач механики технологического наследования
5.3.2 Влияние технологического наследования на формирование

Рисунок 1.10-Изменение предела выносливости стали 45 в зависимости от температуры отпуска и технологической наследственности при испытании в воздухе (1,3) и автотракторном масле (2,4): 1,2 -шлифование после скоростного точения; 3,4 - шлифование после силового точения [37]
Рисунок 1.11-Кривые усталости шлифованных образцов из закаленной стали 40Х, испытанных в воздухе (1,2) и 3%-ном растворе і'аСІ (3,4); 1,3 -шлифование после точения; 2,4 - шлифование после термообработки [48]