научная статья по теме АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО ЛОКАЛЬНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО ЛОКАЛЬНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ»

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

Рис. 12. Макеты с полимерными компенсаторами после их заливки и отверждения:

о — плоский полимерный компенсатор после демонтажа верхней пластины; б — макет опоры валопровода со снятой верхней половиной обечайки; в — макет опоры руля со снятой обечайкой

— проведение МВИ полимерного материала ЭПМ (для применения на кораблях и судах ВМФ).

— определение конкретной номенклатуры и разработка обоснова-

Формирование сферической оболочки, принимая во внимание ее свойство — постоянный радиус кривизны для любой точки поверхности, можно осуществлять последовательно, по участкам, используя метод последовательного локального деформирования (ПЛД).

При формообразовании заготовок методом ПЛД для оснастки со сферической матрицей учет пру-жинения происходит за счет изменения радиуса матрицы и пуансона соответственно, т. е. для каждого требуемого окончательного радиуса сферы следует изготовить свою конкретную оснастку. При использовании для формирования заготовок конической матрицы учет пру-жинения происходит только за счет изменения радиуса рабочей поверхности пуансона и угла конусности матрицы. Коническую матрицу часто называют «универсальной», так как для одного значения угла конусности, изменяя радиус пуансона, можно получить широкий диапазон остаточных радиусов сферических деталей.

ния применения полимерного материала ЭПМ применительно к современным узлам крепления судовых механизмов, оборудования, вало-проводов и устройств;

Деформирование заготовки осуществляется последовательно. При этом пуансон совершает возвратно-поступательные движения. В результате последовательных перемещений пуансона от центра к периферии или от периферии к центру заготовка приобретает форму поверхности шарового сегмента, т. е. происходит осесимметричная обтяжка заготовки вокруг сферического пуансона. При формировании заготовок методом ПЛД «от центра» при превышении критического диаметра заготовки возможна потеря ее устойчивости [1]. Для оболо-чечных конструкций подводного судостроения данный феномен можно не учитывать в силу значительных радиусов сферических оболочек и незначительных глубин внедрения пуансона в листовую заготовку. Критический диаметр практически всегда превышает габариты поставляемого листового проката согласно техническим условиям на поставку.

Операции холодного формообразования сопровождаются глубоким пластическим и геометрически

— опытное внедрение полимерного материала нового поколения и разработка мероприятий по его широкому внедрению. Литература

1. Кровченко В. С. Монтаж судовых вспомогательных механизмов. Л.: Судостроение, 1968.

2. Кровченко В. С. Монтаж судовых энергетических установок. Л.: Судостроение, 1975.

3. Иво А. А. Опыт разработки, внедрения и перспективы применения полимерных компенсаторов погрешностей, разработанных ОАО «ЦТСС», для монтажа судовых механизмов, оборудования и устройств//Международная научно-техническая конференция «75 лет на рубеже передовых технологий». 15 — 16 октября 2014 г. Сб. трудов. СПб.: ОАО «ЦТСС», 2014.

4. Грудзински Корол, Ярошевич Воцлов. Установка машин и устройств на фундаментальных подкладках, литых из пластмассы EPY Щецин, 2003.

нелинейным деформированием листовых заготовок, возникновением полей остаточных напряжений и пластических деформаций. В процессе холодного пластического деформирования изменяются исходные свойства материала, что, в свою очередь, может повлиять на резервы прочности конструкций. Корректное определение напряженно-деформированного состояния (НДС) сформированных заготовок методами локального холодного пластического деформирования позволит в дальнейшем обосновать систему нормирования прочности конструкций объектов подводной техники, изготовленных с использованием указанного метода.

В связи со сложностью процесса пластического деформирования и значительным диапазоном изменения толщин заготовок и номенклатуры применяемых материалов точного решения по определению коэффициента пружинения нет. Существующие аналитические оценки НДС заготовок, изготовленных методами ПЛД, не учитывают ряд важных факторов, влияющих на значения остаточных пластических деформаций и напряжений, а также на характер их распределения по заготовке. Современные методы математического моделирования позволили выполнить соответствующие оценки с высокой степенью надежности.

В рамках проведенного исследования рассматривалась оснастка в виде универсальной конической матрицы с диаметром рабочей части матрицы 0м = 1000 мм, углом ко-

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО ЛОКАЛЬНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

А. М. Колесник, тел. 812-4154720, Л. М. Рябенький,

канд. техн. наук (ФГУП «Крыловский ГНЦ») удк 621.983.7:29

ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

3400 г~7" У [—]

Кп,[мм]

3200

зооо Ома

Л

'

_40нн

¿вии

ЛОмм

2600

оимы.

2400

2- САН Ы.

2200

/

2000

1? и. 1.1

«чти \

1800

1500 2000 2500 3000 3500 3000 3500 3000 5500 6000 6500 7000

Рис. 1. Зависимость остаточного радиуса Rост от радиуса пуансона ^ и толщины формируемой заготовки 5 йз = 2300 мм; Oтgтн = 1,35

Рис. 2. Образование зазора между заготовкой и рабочей поверхностью пуансона

нусности ф = 7° и пуансона (диаметр рабочей части пуансона йп = 800 мм) со сферической рабочей поверхностью, с радиусом, изменяющимся в диапазоне от 1,8 до 3,4 м [2].

Все расчеты были выполнены при помощи конечно-элементного комплекса Апэуэ. В рамках осесимметрич-ной задачи при единичном деформировании заготовки типа «донышко» рассмотрен ряд толщин в диапазоне от 30 до 80 мм, а также различные диаметры заготовок (0з).

Для описания закона деформирования использована модифицированная диаграмма деформирования металлических материалов, получившая широкое распространение в расчетах корпусов подводной техники [3]. Диаграмма имеет два линейных участка с переходной кривой: для напряжений в диапазоне от нуля до предела пропорциональности и для напряжений больше

предела текучести. В рамках исследования рассмотрены пять материалов с относительным пределом текучести ототн, изменяющимся в диапазоне от 1 до 1,7, с законом деформирования согласно [3].

На основании выполненных расчетов построены кривые зависимости радиуса рабочей поверхности пуансона Ип от остаточного радиуса заготовки после пружинения Кост для диапазона рассмотренных толщин (рис. 1).

В ходе исследования выявлено, что при формировании заготовок толщиной 5 > 50 мм между рабочей поверхностью пуансона и заготовкой в районе «полюса» возможно образование зазора (рис. 2), что влечет за собой неравномерность пластических деформаций и изменение кривизны штампуемой детали. В связи с этим для получения требуемой кривизны оболочки количество нажатий в тече-

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

1 63,[мм]

Л * * г'

*

1800 мм Г ** ✓

Еп = 22 X) мм. \ / Л ,'Е г ,=3400 ММ.

\ У

„1 *

V - ~ 2, [ММ]

ние процесса формообразования детали значительно возрастает.

Как видно из графика зависимости величины зазора от толщины заготовки для различных значений радиуса рабочей поверхности пуансона (рис. 3), изменение Ип при толщине заготовки 5 > 65 мм практически не влияет на величину зазора.

Для устранения зазора и улучшения качества поверхности формируемой детали в район выреза конической матрицы необходимо установить упорный цилиндрический стакан с радиусом сферической рабочей поверхности, учитывая толщину заготовки и глубину максимально возможного внедрения пуансона (рис. 4).

На рис. 5 изображены кривые зависимости Кп(Кост) для заготовки толщиной 60 мм, диаметром 0з = 2300 мм при различных значениях относительного предела текучести материала в случае использования при формообразовании заготовки упорного цилиндрического стакана.

В рамках многопараметрических расчетов рассмотрены диаметры заготовок в диапазоне от 1200 мм (0з - 0м) до 2300 мм. В результате выявлено, что при ва-

Рис. 3. Зависимость величины зазора ох от толщины заготовки 5 при от™ = 1

Рис. 4. Модель оснастки с установленным упорным стаканом

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

рьировании диаметра заготовки величина стрелки обратного хода при пружи-нении заготовки по оси симметрии практически не изменяется и ее можно считать постоянной. В связи с этим величина пружинения не зависит от места деформирования заготовки (или площади заготовки). Соответственно параметры НДС должны находиться на определенном уровне, зависящем только от оснастки, толщины и материала формируемой заготовки. В зависимости от района деформирования изменяется Рис 5. ^Косг) в зависимости от О™, толщ^ зсзготоеисИ а = 60 мм только усилие, требуемое для деформирования заготовки до нужного радиуса (или стрелки прогиба).

В рамках исследования проанализированы только те случаи, когда внедрение пуансона происходит до момента контакта «по касательной» заготовкой рабочей поверхности матрицы, максимальные пластические деформации будут расположены в районе полюса. На рис. 6 представлена кривая зависимости максимальных значений радиальной пластической деформации растяжения на наружной поверхности сформированной заготовки в зависимости от относительного остаточного радиуса. Полученная кривая не зависит от предела текучести материала.

Формообразование, приводящее к образованию продольной радиальной или окружной деформации более 2%, следует выполнять

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Машиностроение»