Математическое моделирование процессов пластического течения металлических материалов при действии высокоэнергетического импульсного тока

• Автор: Цхондия, Георгий Арнольдович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. Метод воздействия высокоэнергетическим импульсным током
1.2. Исследование механизмов действия высокоэнергетического импульсного тока в процессах пластической деформации
1.3. Методика повышения прочностных характеристик металлических материалов
1.4. Постановка задачи исследования
ГЛАВА II. ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ТЕЧЕНИЯ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВИЯ
ИМПУЛЬСНОГО ТОКА
2.1 .Определяющее уравнение
2.2. Методика проведения экспериментов по определению
неизвестных параметров
2.3. Методика проведения экспериментальной проверки определяющего уравнения
2.4. Выводы по главе II
ГЛАВА III. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
3.1. Модернизация расчетного комплекса DEFORM
3.2. Упругопластическое течение среды при действии
импульсного тока в условиях плоско-деформированного состояния
3.3. Упругопластическое течение среды в условиях трехмерного деформированного состояния
3.4. Выводы по главе III

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
4.1. Экспериментальная проверка численной модели трехмерного деформированного состояния
4.2. Технологические рекомендации по получению листов с
заданными характеристиками пластичности и прочности
4.3. Выводы по главе IV
4.4. Общие выводы по работе
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Развитие современной техники приводит к потребности в сплавах с улучшенными пластическими и прочностными свойствами. Инновационным подходом улучшения свойств является пластическая деформация образцов подверженных обработке высокоэнергетическим импульсным током (ВИТ).
Математическое моделирование является важным методом исследования, анализа динамики явлений и создания технологий. В рамках данной работы численный эксперимент реализуется посредством конечноэлементного анализа (МКЭ) с использованием современного программного комплекса DEFORM. Эффективное компьютерное моделирование подразумевает наличие адекватной физико-математической модели и определяющего уравнения. Построение определяющего уравнения возможно либо посредством методов теоретической физики, либо используя феноменологический подход, который и реализуется в данной работе. На основе сформулированных определяющих уравнений численно анализируется упругопластическое течение среды в условиях сложного деформированного состояния, в том числе при действии ВИТ. Полученные результаты апробируются экспериментально.
Основными, экспериментально подтвержденными, фактами действия ВИТ в процессах пластической деформации являются:
(а) увеличение относительного удлинения (пластичности) на 20-30% по сравнению со стандартной термической обработкой,
(б) значительное падение предела текучести (на 20-25%), при относительно небольшом упрочнении (5-7% шах),
(в) наличие предварительной пластической деформации является главным фактором эффективного действия импульсного тока в процессах деформирования металлических материалов,

Структурные исследования На рентгеновской установке НИИЯФ МГУ исследовалась
тонкая структура образцов из сплава системы Al-Mg-Li. Исследовалось четыре состояния: исходное, деформированное без обработки ВИТ,
деформированное с последующей обработкой ВИТ и деформированное с последующей обработкой ВИТ и снова деформирование.
30,000

У 20,000

£ 10,000

е[ 0,000

о. -10,000

к -20,000

I -30,000
29,000

0,000
-23.66* -1,533

исходный деформ 9% (50% от мах) деформ 9%(50%от мах)-*- ток 0,99отразр деформ 9% (50% от мах)+ ток 0,99от разр+ деф 5%
Рис. 14. Изменение предела текучести для указанных состояний
Из рис. 14 видно, что заданная предварительная пластическая деформация увеличивает предел текучести на 29% относительно исходного, воздействие импульса снижает его более чем на 23% от исходного, а последующая деформация возвращает предел текучести в исходное состояние.
Тенденция предыдущего графика (рис. 14) повторяется и для других случаев с более высокой чувствительностью к пластической деформации.
Интересным оказалось влияние ВИТ на интенсивность рефлексов рентгеновского излучения, которая коррелирует с ориентацией структурных элементов. Исследования показали, что пластическая деформация увеличивает ориентированность элементов, воздействие ВИТ разориентирует их, а последующее воздействие пластической деформации во много раз