Развитие теории и технологий процессов горячей объемной штамповки на основе моделирования напряженно-деформированного состояния

• Автор: Каплунов, Борис Григорьевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 494 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
1.1. Направления развития технологий и научных исследований процессов горячей объемной штамповки
1.2. Состояние теоретических методов исследования напряженно-деформированного состояния в процессах обработки давлением
1.3. Программные средства для моделирования пластических деформаций
1.4. Цели и задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ ЧИСЛЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
2.1. Постановка задачи
2.2. Построение общей численной схемы решения полной системы уравнений пластического течения
2.3. Составление алгоритма решения задачи
2.4. Выбор реологической модели деформируемой среды
2.5. Программная реализация расчетной модели ШГАСТФОР
2.6. Тестирование пакета программ
Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАГОТОВКИ ПРИ ОСЕСИММЕТРИЧНОМ ГОРЯЧЕМ ОБРАТНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ
3.1. Инженерная постановка задачи моделирования
3.2. Анализ деформированного состояния

3.3. Анализ напряженного состояния
3.4. Аппроксимация расчетных характеристик НДС
3.5. Прогнозирование утяжинообразования
3.6. Силовой режим горячего обратного выдавливания
3.7. Экспериментальная проверка и практическое применение результатов исследования
Выводы по главе
4. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ КОЛЬЦЕВЫХ ПОКОВОК НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
4.1. Моделирование пластической деформации и разработка методики технологического проектирования процессов штамповки кольцевых поковок в закрытых ручьях с центральным компенсатором
4.1.1. Граничные условия задачи расчета НДС для стадии компенсации избытка металла
4.1.2. Анализ деформированного состояния
4.1.3. Анализ напряженного состояния
4.1.4. Влияние на НДС профиля сечения кольцевой поковки
4.1.5. Обобщение кинематических и силовых характеристик закрытой штамповки в окончательном ручье
4.1.6. Силовой режим штамповки в предварительном закрытом ручье
4.1.7. Экспериментальная проверка результатов численного моделирования
4.1.8. Опытно-промышленное освоение процесса закрытой штамповки

4.2. Разработка методики оптимизированного проектирования открытых штампов с центральным компенсатором
4.2.1. НДС при штамповке кольцевых поковок в открытом ручье с компенсатором (магазином)
4.2.1.1. НДС на стадии заполнения
4.2.1.2. НДС на стадии доштамповки
4.2.2. Оптимизация параметров открытых ручьев
4.2.3. Экспериментальная проверка расчетных зависимостей
4.3. Ресурсоэкономная технология штамповки кольцевых поковок
на молотах
4.3.1. Разработка методики проектирования съемных бойков
4.3.2. Новые конструкции штампов
4.3.3. Промышленная реализация технологии
4.4. Исследование НДС и обоснование процессов прессовой деформации в новых технологиях изготовления крупногабаритных кольцевых изделий
4.4.1. НДС и усилия при прошивке кольцевых заготовок в закрытом штампе
4.4.1.1. Моделирование НДС
4.4.1.2. Определение силовых параметров процесса
4.4.1.3. Обоснование комбинированной схемы прошивки
4.4.2. Рациональные технологические схемы штамповки фасонных кольцевых изделий
4.4.2.1. Определение усилий и обоснование нового способа предварительной формовки
4.4.2.2. Энергоэкономная схема окончательной штамповки
Выводы по главе

ти деформации [117,1181. Метод получил распространение при решении задач теории упругости [1191, когда минимизируется полный функционал. Недостатками метода являются сходимость к локальным экстремумам и значительное машиносчетное время вследствие невысокой скорости сходимости. В задачах пластического течения возникает необходимость дополнения функционала для удовлетворения условию несжимаемости. Это можно сделать с помощью штрафных функций [1201. Однако в этом случае возникают сложные вопросы поиска минимума такого функционала и определения напряженного состояния по найденному деформированному. Данным методом решен ряд плоских задач пластической деформации при осадке и прокатке [113,1211.
В работах [115,1161 рассмотрен иной подход к определению экстремума неполного функционала по дискретной области. Искомые переменные разбивают на зависимые и независимые. Первые определяют из уравнений связи в процессе поиска экстремума функционала. При этом обеспечивается частичная локальность при варьировании независимых переменных, но одновременно не требуется введение штрафных функций, уменьшается число варьируемых параметров.
Недостатком ВРМ является отсутствие критериев точности параметров в процессе численного поиска экстремума функционала; метод недостаточно гибок для задач с криволинейными границами областей деформации.
Все более широкое применение для решения различного рода инженерных задач получает в последнее время метод конечных элементов (МКЭ) самый популярный метод дискретизации краевых задач механики сплошной среды [1221 . Такие его достоинства, как свобода выбора узловых точек, дифференциальная или интегральная постановка задачи, неограниченное улучшение разрешающих функций, возможность использования физических предпосылок, привлекают к нему