Теоретические основы охватывающего поверхностного пластического деформирования, технология и оборудование

• Автор: Зайдес, Семен Азикович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 413 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ Й ТЕХНОЛОГИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
1.1. Деформационное упрочнение деталей машин
1.1.1. Достоинства и недостатки метода
1.1.2. Использование упрочненных изделий в машиностроении
1.2. Методы определения напряженно-деформированного
состояния упрочненного металла
1.2.1. Аналитические методы расчета
1.2.2. Численные методы расчета
1.2.3. Анализ напряжений и деформаций
1.3. Остаточные напряжения в упрочненных изделиях
1.3.1. Методы определения
1.3.2. Зависимость от параметров деформирования
1.3.3. Влияние на эксплуатационные свойства
1.4. Предпосылки к созданию охватывающего поверхностного пластического деформирования
1.5. Выводы и постановка задачи исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХВАТЫВАЮЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО
ДЕФОРМИРОВАНИЯ
2.1. Физико-механическое и геометрическое моделирование
2.1.1. Физические особенности упругопластической деформации
2.1.2. Очаг малых упругопластических деформаций

2.1.3. Напряженно-деформированное состояние
2.1.4. Модели материала и контактного трения
2.1.5. Конечноэлементная модель заготовки
2.2. Математическое описание упругопластического состояния осесимметричного тела
2.2.1. Статические и геометрические уравнения равновесия
2.2.2. Физические уравнения теории упругости и теории
пластичности
2.3. Решение упругопластической задачи
2.3.1. Метод переменных параметров упругости
2.3.2. Решение осесимметричных задач
2.3.3. Оценка сходимости метода
2.4. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния в очаге пластической деформации
2.4.1. Вариационная форма метода конечных элементов
2.4.2. Построение матрицы жесткости конечного элемента
2.4.3. Аналитические выражения для компонент матрицы жесткости. Форма учета граничных условий
2.4.4. Тестовый пример определения напряженного состояния методом переменных параметров упругости
Выводы
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА ОХВАТЫВАЮЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
3.1. Напряженное состояние в очаге формоизменения
3.1.1. Краевые условия и ограничения
3.1.2. Результаты расчета
3.2. Напряженно-деформированное состояние заготовки в
зоне приложения осевого усилия

3.2.1. Силовые схемы и краевые условия
3.2.2. Результаты расчета
3.3. Напряженно-деформированное состояние при взаимодействии заготовки с рабочим конусом матрицы
3.3.1. Силовые схемы и краевые условия
3.3.2. Результаты расчета
3.4. Напряженно-деформированное состояние жесткой матрицы
3.4.1. Краевые условия
3.4.2. Результаты расчета
Выводы
4. ЧИСЛЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОХВАТЫВАЮЩЕМ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ
4.1. Анализ остаточного напряженного состояния
4.2. Методика расчета остаточных напряжений
4.3. Остаточные напряжения в упрочненных деталях
4.4. Остаточные напряжения в концевой зоне упрочнения
Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В УПРОЧНЕННЫХ ДЕТАЛЯХ
5.1. Методика определения остаточных напряжений
5.1.1. Основные расчетные зависимости
5.1.2. Техника эксперимента
5.2. Зависимость остаточных напряжений от основных параметров охватывающего деформирования
5.2.1. Исследование одновременного влияния основных параметров
5.2.2. Степень относительного обжатия

трескивания, считают деформации до 10 % и выше 60 %. Это объясняется в одном случае высоким запасом пластичности, а в другом - низким отношением напряжений к пределу текучести.
Перемена знаков остаточных напряжений по сечению заготовки должна происходить при обжатии 30-35 % [96] или 10-20 % [249]. При деформировании с весьма малыми обжатиями характер распределения остаточных напряжений может резко изменяться. Например, при обжатии 0,4 % на поверхности детали возникают остаточные напряжения сжатия, при обжатии 0,8 % они равны нулю и при 10 % - переходят в растягивающие [89]. Однако в некоторых работах [40, 232] указывается на изменение характера распределения остаточных напряжений при обжатии меньше 0,3 %. В работе [127] была получена перемена знака напряжений на поверхности даже при обжатии 9 %.
Необходимо также отметить, что приведенные результаты по выявлению степени обжатия относятся, главным образом, к исследованию тонких заготовок, в которых определяются только осевые остаточные напряжения. В этом случае по одной компоненте тензора остаточных напряжений невозможно дать оценку объемному напряженному состоянию. Противоречивы данные разных авторов о величине благоприятных значений основного и дополнительного обжатий. Отсутствуют исследования, учитывающие влияние одновременного действия нескольких параметров процесса на остаточные напряжения.
Нет ясности и в вопросе о влиянии дробности обжатия на величину остаточных напряжений. В работах [27, 232] установлено, что с увеличением кратности процесса внутренние напряжения возрастают. В опытах [135] получено, что при обработке за один переход максимальные тангенциальные остаточные напряжения составляют 380 МПа, а за четыре - 880 МПа. В то же время некоторые авторы [31] считают, что при одинаковом обжатии неравномерность деформации уменьшается с увеличением числа переходов.