Формообразование эксцентрических переходов обжимом трубных заготовок

• Автор: Алексеев, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Современное состояние теории и технологии обжима трубных заготовок

1.1 Основные технологические схемы получения переходов холодной штамповкой

1.2 Исследования процесса обжима трубных заготовок

1.3 Использование метода конечных элементов для анализа процессов ОМД

1.4 Цели и задачи

2 Разработка математической модели

2.1 Постановка задачи о течении жесткопластической материала

2.2 Конечно-элементная модель течения жесткопластической среды..

2.3 Моделирование контакта заготовки с деформирующим инструментом
2.4 Оценка накопления повреждаемости и силовых параметров процесса
2.5 Описание разработанного программного комплекса
2.6 Оценка адекватности разработанной математической модели
2.7 Основные результаты и выводы
3 Исследование процесса обжима с внешним подпором
3.1 Исходные данные для моделирования
3.2 Исследование напряженно-деформированного состояния
3.3 Накопление повреждаемости и силовые параметры
3.4 Анализ геометрии обжатой заготовки
3.5 Основные результаты и выводы
4 Влияние основных технологических параметров на процесс формообразования эксцентрического перехода
4.1 Планирование численного эксперимента
4.2 Силовые параметры
4.3 Деформационные параметры и степень использования ресурса пластичности
4.4 Геометрия изделия
4.5 Основные выводы и результаты
5 Использование результатов исследований
5.1 Рекомендации по определению технологических параметров
операции обжима
5.2 Определение технологических параметров для изготовления перехода 3-76x3-57x
5.3 Основные результаты и выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Обеспечение конкурентоспособности современного машиностроительного и металлообрабатывающего производства возможно созданием энерго- и ресурсосберегающих технологических процессов изготовления изделий требуемого качества.
В машиностроении, судостроении, авиастроении, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности широко применяются трубные переходы, которые необходимы для плавного изменения диаметра трубопровода.
Одним из путей повышения эффективности имеющихся и создания новых высокоэффективных технологических процессов изготовления трубных переходов является разработка и использование научно обоснованных методов определения параметров формоизменяющих операций, позволяющих снизить объем натурных испытаний и ускорить технологическую подготовку производства.
Современное состояние развития компьютерной техники дает возможность применения математического моделирования, позволяющего оценить кинематику течения металла, исследовать напряженно-деформированное состояние и накопление повреждаемости в любой точке заготовки, определить энергосиловые параметры процесса, предсказать образование возможных дефектов. Особенно это актуально для решения малоисследованных трехмерных задач обработки металлов давлением, в том числе процессов штамповки эксцентрических переходов.
Таким образом, актуальной задачей является создание научнообоснованного подхода к определению технологических параметров операции обжима трубных заготовок, учитывающего трехмерный характер течения упрочняющегося материала, контактное трение и накопление микроповреждений.
Работа выполнена в соответствии с грантами РФФИ 10-01-97507-р_центр_а, 11-01-97516-р_центр_а.

уточнения граничных условий; А - малое положительное число для исключения деления на ноль.
Полученное выражение (2.17) далее преобразовано к виду
Л = JJ^x(au7’ -аГ а- Ди-2ДиГ -аГ • AUT + AUTr • AUt)iS,(2.18)
где а - матрица направляющих косинусов.
Вариация интеграла (2.18) имеет следующий вид
5JT= ||2^т-6ДиГ(аГ-a-Au-a7,-AU^^. (2.19)

Заменив в выражениях (2.13), (2.19) интегрирование по площади суммированием, получены соотношения:
5J„ *2К ZSk -SAV/^ -nkT -AVk -nk-(АС/„)Л]; (2.20)

8Jx » £2{Kx-Sk -5AV/[a/-a* ■ AVk -a/-(AUT)J, (2.21)

где Sfr - доля площади контактирующей поверхности конечного элемента, приходящаяся на к-й узел; N- число узлов конечного элемента контактирующих с инструментом; (AUn - приращение нормального перемещения инструмента в точке контакта с к-ым узлом; AV^ - вектор приращения перемещения к-го узла; (AU т - вектор приращения перемещения инструмента в
точке контакта с &-ым узлом.
Для вычисления площади использована зависимость

где п = 1,2,3 - число граней конечного элемента, принадлежащих контактирующему узлу;
1 _ Т
Sj = ~nW ' [(®*3 — 1*1 )х (l*4 ~ 1*2)]>