Повышение точности осесимметричных высокопрочных изделий на основе математического моделирования термоупругопластического деформирования при высокотемпературной термомеханической обработке

• Автор: Абашев, Марат Мавлетович
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГ ДАВЛЕНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ И

ПРАКТИКИ ПРОЦЕССА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КАЛИБРОВКОЙ

ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

1.1. Анализ методов повышения качества осесимметричных деталей машин

1.2. ВТМО калибровкой - эффективный метод термомеханического упрочнения конструкционных материалов

1.3. Особенности создания НДС при ВТМО калибровкой

1.4. Состояние теории расчета термоупругопластической обработки

1.5. Общие выводы и постановка задач исследования
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ТЕРМОУПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО
ДЕФОРМИРОВАНИЯ
2.1. Особенности решения триединой контактной задачи термоупругопластического деформирования
2.2. Граничные условия при термомеханическом деформировании
2.3. Особенности решения термической нестационарной задачи
2.4. Вариационный подход к задаче механики

деформируемого тела при термоупругопластическом деформировании
2.5. Условия контакта - факторы, влияющие на НДС
детали
2.6. Методика решения контактной
термоупругопластической задачи
2.7. Результаты
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ТЕРМОУПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО
ДЕФОРМИРОВАНИЯ
3.1. Постановка задачи математического моделирования
процесса ТУПД
3.2. Вычислительный эксперимент ТУПД
3.3. Результаты
ГЛАВА 4 4.1. Апробация математической модели ТУПД на
промышленном изделии
4,2. Результаты
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 15
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ВТМО - высокотемпературная термомеханическая обработка;
НДС - напряженно-деформированное состояние;
ТУПД - термоупругопластическая деформация;
ФМСМ - физико-механические свойства материала;
ИММ - интегрированная математическая модель;
МКЭ - метод конечных элементов;
ОД - осесимметричные детали;
ТО - термическая обработка;
ХТО — химико - термическая обработка;
ТМО - термомеханическая обработка;
ППД - поверхностное пластическое деформирование;
ТП - технологический процесс;
НТМО - низкотемпературная термомеханическая обработка;
ВТМИЗО - высокотемпературная изотермическая термомеханическая обработка;
НТМИЗО - низкотемпературная изотермическая термомеханическая обработка; ПТМО - предварительная термомеханическая обработка;
ВТМПО - высокотемпературная термомеханическая поверхностная обработка; ТМОП - термомеханическая обработка в перлитной области;
НВТМО - низко-высокотемпературная термомеханическая обработка;
ВНТМО - высоко-низкотемпературная термомеханическая обработка;
ДМО - деформация мартенсита;
МТО - механико-термическая обработка;
МГЭ — метод граничных элементов;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина;
СУ - система уравнений;
МДТ - механика деформируемого тела;
КИМ - коэффициент использования материала.

1.4. Состояние теории расчета термоупругопластической обработки
Внедрение ВТМО калибровкой потребовало научно обоснованных подходов к решению задач пепловых процессов и механики деформируемого тела, что позволило создать теорию термомеханического упрочнения деталей.
Повышение качества осесимметричных деталей и оптимизация технологий их изготовления при высокотемпературной термомеханической обработке калибровкой достигается математическим моделированием распределения температурных полей [77] и их влиянием на напряженно-деформированное состояние заготовки.
Математическая модель ВТМО калибровкой представляет собой систему уравнений, позволяющую найти в упругой или пластической области распределение температур, перемещений, деформаций, напряжений и определить оптимальные режимы процесса.
На сегодняшний день существует достаточное количество математических моделей расчета распределения температурных полей и определения напряженно-деформированного состояния материала. Один и тот же физический процесс может быть описан множеством моделей, отличающихся числом факторов, полнотой и точностью описания.
Основой математических моделей тепловых процессов является уравнение теплового баланса. Разнообразие условий протекания тепловых процессов, вида источников тепла, формы и геометрических размеров обрабатываемых деталей приводят к необходимости рассмотрения общей модели тепловых процессов на основе дифференциального уравнения теплопроводности для систем* твердых тел, которой является система уравнений вида
дТ д ( дТ , Я, дТ д (. дтЛ
С,(Т)р,— + чтр, =— Л— + к, ——+ — + к*
дт ' д2 г ' дг) г дг дх V. ' дх) г2 дер
- с, (Т)р, + (г, -Г, (р, г)

I - 1 ...п, г > О, < г < К2, 0 < х < 1, 0 < ер < 2л