Совершенствование методики расчета напряженно-деформированного состояния в процессе волочения на основе учета неоднородности структуры металла

• Автор: Бойко, Артём Борисович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Е СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ТЕОРИИ РАЗРУШЕНИЯ И ОБЗОР ИНСТРУМЕНТАРИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНОГО МАТЕРИАЛА
1.1 Современное состояние вопроса теории разрушения в процессах обработки металлов давлением с учетом неоднородности структуры
1.2 Методы описания напряженно-деформированного состояния среды в процессах обработки металлов давлением
1.3 Обзор возможностей программных комплексов для моделирования методом конечных элементов процессов обработки металлов давлением с учетом
неоднородности структуры материала
Выводы по главе
ГЛАВА 2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ РАЗРУШЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Уровни исследования напряженно-деформированного состояния дискретной среды
2.2 Выбор критерия разрушения для конечно-элементного моделирования процессов обработки металлов давлением с учетом неоднородности структуры.
2.3. Сравнительный анализ конечно-элементного моделирования и аналитического расчета поврежденности в процессе обработки металлов давлением
2.3.1 Аналитический расчет поврежденности металла в процессе обработки давлением
2.3.2 Расчет методом конечных элементов поврежденности металла в процессе
обработки давлением
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ 81М1ЛЛА АВАСДЖ БГТОКМ-ЗБ ДЛЯ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 Сравнительный анализ применимости программных комплексов ВЕБОЕМ-ЗО и БШТЛЛА АВАСШБ при моделировании процесса осадки сталемедной катанки
3.2 Сравнительный анализ применимости программных комплексов ВЕГО]ТМ-ЗВ и БШПЫА АВАОНБ для моделирования напряженно-деформированного
состояния при растяжении структурно-неоднородного образца
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ МАТЕРИАЛА НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ ВОЛОЧЕНИИ
4.1 Исследование влияния расположения неметаллических включений по поперечному сечению на напряженно-деформированное состояние и обрывность в процессе волочения '
4.2 Исследование влияния типа неметаллических включений на напряженно-деформированное состояние и обрывность заготовки в процессе волочения
4.3 Исследование влияния количественного содержания неметаллических включений на напряженно-деформированное состояние и обрывность заготовки в процессе волочения
4.4 Влияние геометрии волочильного инструмента на напряженно-деформированное состояние заготовки
4.5 Корректировка единичных обжатий маршрута волочения
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Обработка металлов давлением (ОМД) часто приводит к существенной неоднородности структуры и анизотропии свойств по сечению обрабатываемого металла. Неоднородность структуры металла вызвана текстурой деформации и наличием дефектов, в том числе неметаллических включений и пор, образовавшихся на предшествующих переделах. При этом на сегодняшний день отсутствует общепринятая методика оценки влияния неоднородности структуры на напряженно-деформированное состояние (НДС) и вероятность разрушения металла. Таким образом, исследование влияния неоднородности структуры металлов на НДС в процессе формоизменения заготовки является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы:
Совершенствование и экспериментальное подтверждение методики расчета НДС в процессах ОМД на основе учета неоднородности структуры металла.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
1. Выбор математического инструментария и критерия разрушения, позволяющих учитывать неоднородность структуры деформируемого металла в процессах обработки давлением.
2. Постановка задачи и разработка методики моделирования методом конечных элементов процессов обработки давлением структурно-неоднородных металлов.
3. Конечно-элементное исследование влияния параметров неоднородности структуры (объемной доли, расположения по сечению заготовки и реологических свойств неметаллических включений) на значение показателя разрушения при волочении стальной проволоки.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
Исследование НДС с использованием программных комплексов БЕЕСЖМ-ЗЭ и 81М1ЛЛА АЬациз, в основе которых лежит метод конечных элементов. Оп-

ным модифицированием. Недеформируемые остроугольные включения наиболее опасны вследствие повышения вероятности образования трещины у вершины острого края включения [75, 76].
Пластичность включений зависит от температуры обработки. Соединения оксидов, в зависимости от состава, обладают хрупкостью при низких температурах и пластичностью при высоких. Наличие пластичных включений при дальнейшей обработке давлением приводит к существенной анизотропии свойств, вследствие образования ориентированной структуры материала по направлению действия наибольших деформирующих сил (рисунок 13). Применительно к прокатному и волочильному производствам структура ориентируется по направлению действия растягивающих напряжений.

Рисунок 13 - Микроструктура катаной углеродистой стали *200 [77]: а - шлиф до травления; б - шлиф после травления