Численное моделирование и экспериментальное исследование процессов интенсивной пластической деформации легких конструкционных сплавов при динамическом канально-угловом и разноканальном прессовании

• Автор: Красновейкин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Методы моделирования интенсивной пластической деформации и обоснование выбора метода БРИ
1.1 Сеточные методы моделирования интенсивной пластической деформации
1.2 Бессеточный метод БРН
2. Моделирование интенсивной пластической деформации легких конструкционных сплавов в динамике
2.1 Постановка задачи и модель
2.2 Сходимость численных результатов моделирования интенсивной пластической деформации лёгких сплавов
2.3 Динамическое равноканальное угловое прессование титана
2.4 Динамическое прессование титана через канал с сечением переменной формы
2.5 Динамическое равноканальное угловое прессование А1 1560
2.6 Влияние скорости и температуры прессования на локализацию деформации в А1 1560 при использовании различных схем прессования
3. Структура и механические свойства образцов из легких конструкционных сплавов после равноканального углового прессования
3.1 Получение и методы исследования образцов
3.2 Структура и механические свойства Ма2-1 после равноканального углового прессования
3.3 Структура и механические свойства А1 1560 после равноканального углового прессования
Основные результаты и выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Общая характеристика работы: Диссертация посвящена
исследованию механического поведения лёгких сплавов при интенсивной пластической деформации.
Актуальность темы исследования. Исследование закономерностей механического поведения лёгких конструкционных сплавов, построение моделей и методов расчета процессов интенсивной пластической деформации (ИПД) и возможного разрушения при динамическом канальном прессовании с целью получения в материале ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры является актуальной задачей механики деформируемого твердого тела. Рассматриваемые модели сред применяются для описания и прогнозирования механического поведения лёгких сплавов в широком диапазоне условий нагружения.
Подходы для описания механического поведения сплавов при ИПД были сформулированы и развиты в работах [1-39]. Использование подхода механики сред с повреждениями позволило решить большой круг фундаментальных и прикладных задач, связанных с процессами интенсивной пластической деформации в широком диапазоне условий нагружения.
Модели и подходы для численного моделирования интенсивной пластической деформации лёгких сплавов в условиях динамических воздействий получили развитие в работах [17, 20, 36-51].
Актуальность проведения исследований с использованием численного моделирования процессов интенсивной пластической деформации сплавов сохраняется в связи с потребностью более полного понимания закономерностей процессов повреждения и разрушения, происходящих в лёгких сплавах при динамическом канальном прессовании, и прогноза накопления пластической деформации при использовании различных схем прессования.
Методы описания напряженно-деформированного состояния сплавов при ИПД разрабатывались и совершенствовались на протяжении
длительного времени. Однако проблема создания адекватных моделей механического поведения металлов и сплавов при ИПД в динамике до настоящего времени не решена, и остается актуальной. На сегодняшний день пути её решения обсуждаются, предлагаются и развиваются в работах таких авторов, как Р.З. Валиев [29-31, 52-71], И.В. Александров [30-35, 52, 55, 60-64, 66, 72], Г.И. Рааб [29, 30, 57, 58, 68, 69, 71, 73-75], Ю.П. Шаркеев [37, 42, 76-83], Е.В. Шорохов [17, 84-92], И.В. Раточка [78, 93-97], Ю.Р. Колобов [53, 93, 98-103], Е.В. Найденкин [78, 94, 95, 102], С.Г. Псахье [27, 28, 94, 104, 105], В.Е. Панин и С.В. Панин [8, 23-26, 106-115], В.А. Скрипняк [36-39, 41, 42].
Механическое поведение УМЗ сплавов существенно зависит от их структуры, которая формируется в ходе ИПД. Разработанные к настоящему времени технологии позволяют варьировать степень и равномерность прохождения ИПД в объеме материала образцов, и, соответственно, варьировать структуру получаемого УМЗ-материала.
В работах [8, 17, 23-42, 52-119] получены экспериментальные и теоретические результаты, свидетельствующие о влиянии распределения размера зерен по размерам, равномерности распределения пластической деформации в объеме, структуры материала на его механические свойства в квазистатических и динамических условиях нагружения. Эти результаты свидетельствуют о важности учета не только степени пластической деформации, но и параметров УМЗ-структуры, при прогнозировании механического поведения материалов [1, 10, 13, 16, 22, 27, 28, 30, 31, 34, 36, 39, 40, 49,54, 120, 121].
Исследование влияния структуры, полученной с помощью ИПД, материалов в различных условиях нагружения, актуально не только с научной точки зрения, но и представляет интерес для инновационных разработок в области создания изделий энергетического машиностроения, авиа- и автомобилестроения, а так же для ракетно-космических разработок.

2 4 6 8 10 12 14 16 18
Количество частиц, тысяч штук
Рисунок 9 - Сходимость результатов
2.3 Динамическое равноканальное угловое прессование титана
Рассматривается задача о деформации блока с размерами 4x4x10 мм из альфа титана при его движении по пересекающимся под прямым углом каналам матрицы одинакового сечения 4x4 мм (рисунок 10).

пресс-форма

Рисунок 10 - Общий вид пресс-формы и образца