Моделирование процесса получения нанокристаллической структуры в металлах с использованием равноканального углового прессования

• Автор: Смоляков, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саров
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение.

1 Современное состояние проблемы получения наноматериалов при РКУП.

1.1 Деформация РКУ прессованием

1.2 Модельные представления больших пластических деформациях.

1.3 Подходы к компьютерному моделирования процесса деформирования РКУ прессованием

2 Разработка методики для численного исследования полей пластических деформаций при РКУП.

2.1 Структура программной реализации методики в виде комплекса

2.2 Основные уравнения и метод решения.

2.3 Контактное взаимодействие

2.4 Распространение тепла

2.5 Перестройка расчетной сетки

2.6 Модели.
2.7 Тестирование.
2.7.1 Плоское деформирование полосы.
2.7.2 Высокоскоростной удар деформируемого стержня о жесткую преграду метод стержня Тейлора
2.7.3 Упругопластическое деформирование цилиндрической оболочки при осевом ударном нагружении.
3 Теоретическое исследование полей пластических деформаций в объемных наноматериалах, полученных при РКУП.
3.1 Выбор расчетной схемы. Влияние маршрута РКУП, размеров
заготовки, параметров канала, состояния вещества
3.2 Результаты расчетов НДС при 2Э моделировании. Влияние размера счетной ячейки
3.3 Влияние скорости движения пуансона на результаты моделирования РКУП
3.4 Особенности расчетов при ЗИ моделировани
3.5 Влияние конструктивнотехнологических факторов на распределение накопленных пластических деформаций.
4 Анализ полей пластических деформаций в заготовке при одном и более проходов в процессе РКУП
4.1 Построение физической модели процесса
4.1.1 Влияние материала.
4.1.2 Влияние трения
4.2 Моделирование первого прохода.
4.2.1 Анализ НДС при деформировании меди
4.2.2 Распределение полей накопленной пластической деформации в заготовках из титана
4.3 Особенности моделирования процесса РКУП для двух и более проходов.
4.3.1 Прием, позволяющий избежать переноса системы координат для счетных ячеек.
4.3.2 Расчетные сетки и поля накопленных пластических деформаций при переходе от первого ко второму и от второго к третьему проходах Л
4.4 Результаты расчетов моделирования первых четырех проходов для заготовок из меди и титана.
4.4.1 Результаты моделирования заготовок из меди.
4.4.2 Результаты моделирования заготовок из титана.
4.5 Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов исследований.
5 Оптимизация процесса РКУП
5.1 Выбор параметров оптимизации.
5.2 Влияние конструктивных факторов оснастки на величину накопленных пластических деформаций по объему заготовки.
5.3 Влияние противодавления на равномерность распределения полей накопленных пластических деформаций.
5.4 Оптимальные параметры оснастки при РКУП.
Заключение
ЛИТЕРАТУРА


Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы. Содержит 5 страниц машинописного текста, включающего рисунков, таблиц и библиографический список из 2 наименований. Автор выражает огромную признательность и благодарность увы , ныне покойному, Низовцеву Петру Николаевичу, который фактически стоял у истоков создания во ВНИИЭФ направления по моделированию процессов упругопластического течения в твердых средах. Именно его ценные советы, консультации и составленный им план легли в основу представленной работы. Автор также считает своим приятным долгом выразить признательность своему научному руководителю доктору физикоматематических наук В. П.Соловьеву за постоянную научнотехническую и методическую помощь в работе. Автор признателен за неоценимую помощь в написании диссертации и очень полезные замечания и рекомендации заслуженному деятелю науки РФ, зав. УГАТУ, профессору, доктору технических наук Жернакову . Также автор благодарен кандидату технических наук А. И.Коршунову за постоянное и активное участие в работе и экспериментальную поддержку, а также доктору физикоматематических наук профессору Р. З.Валиеву, доктору физикоматематических наук профессору И. В.Александрову, кандидату физикоматематических наук Н. А.Еникееву, за большую помощь в работе и научные консультации. Современное состояние проблемы получения наноматериалов при РКУП. Краткий обзор посвящен основным вопросам проблемы моделирования процессов, характерных для РКУП. Он подчинен целям диссертационной работы и не претендует на исчерпывающую полноту. ИПД . Объемные наноструктурированные материалы, полученные методами ИПД, характеризуются уникальными физикомеханическими свойствами , например, высокой прочностью при сохранении достаточной пластичности. Анализ структурообразования при РКУП представляется исключительно сложным с точки зрения его описания методами моделирования, поскольку механическое поведение материалов при ИПД является неочевидным многофакторным процессом . Поэтому для успешного решения поставленной задачи необходимо соединить возможности компьютерного моделирования на разных макро, микро, мезо уровнях и, основываясь на физическом понимании происходящих при ИПД процессов, описать эволюцию структурных параметров ИПД материалов в зависимости от параметров ИПД и режимов РКУП. На макроуровне возможно описание поведения материала при заданной схеме деформации в зависимости от е параметров . На мезоуровне может быть получена информация о взаимосвязи формирующейся структуры и свойств получаемых материалов . Исследования на микроуровне позволяют понять физическую природу особенностей протекающих процессов. Деформация РКУ прессованием. Метод равноканального углового прессования 9, позволяющий реализовать деформацию массивных образцов простым сдвигом, был разработан В. М. Сегалом с сотрудниками в х годах. Целью работы было подвергнуть материалы пластическим деформациям так, чтобы оставалось неизменным поперечное сечения образцов. Это позволяло осуществлять их повторное деформирование , 0 аналогичным способом. В начале х годов Р. З. Валиевым с соавторами этот способ деформирования был развит и впервые применен, как метод ИПД, для получения структур с субмикрокристаллическим и нанометрическим размером зерен , . Для проведения этих экспериментов использовались исходные заготовки с круглым или квадратным поперечным сечением, которые были вырезаны из прутков длиной от до 0 мм. При этом диаметр поперечного сечения для круглого сечения или его диагональ для квадратного сечения, как правило, не превышали мм. На практике при реализации РКУ прессования заготовка неоднократно продавливается в специальной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающимися обычно под углом . При необходимости в случае трудно деформируемых материалов деформация осуществляется при повышенных температурах. При ц0 внешний угол пересечения каналов, и произвольном ф внутренний угол пересечения каналов рисунок 1. ЛГС8Ш, 1. Р приложенное давление, тг напряжение течения деформируемого материала.