Kirish

1-bob. Elastik-plastik deformatsiya muammosining umumiy formulasi 25

1.1. Jarayonlar kinematikasi 25

1.2. Elastoplastik chekli deformatsiya jarayonlarining konstitutsiyaviy munosabatlari 32

1.3. Cheklangan elastoplastik deformatsiya muammosining bayoni 38

1.4. Ajratish jarayonini sozlash 42

2-bob. Cheklangan shakllanish jarayonlarini raqamli modellashtirish 44

2.1. 44-masalaning raqamli formulasi

2.2. Munosabatlarni integratsiyalash usuli 50

2.3. Elastik-plastiklikning chegaraviy masalalarini yechish algoritmlari 51

2.4. Matematik modelning to'g'ri bajarilishini tekshirish 54

2.5. Kichik deformatsiyalar ostida model xatti-harakatlarini tahlil qilish 57

2.6. Materiallarni ajratishning chekli elementlar jarayonini modellashtirish 58

2.7. Yarim cheksiz elastik-plastmassa tanasiga qattiq takozni kiritish uchun modelni qurish 60

2.8. Kesish modelida ishqalanishni hisobga olish mexanizmi 62

3-bob. Kesish jarayonini matematik modellashtirish . 65

3.1. Bepul kesish jarayoni 65

3.2. Chip hosil bo'lish jarayoniga ta'sir qiluvchi omillar 68

3.3. Modellashtirish paytidagi chegara shartlari 70

3.4. Kesish jarayonini chekli elementlar bilan amalga oshirish 74

3.5. Barqaror kesish sharoitlarini simulyatsiya qilish 75

3.6. 77-bosqichda takrorlanuvchi jarayon

3.7. Hisoblash bosqichini va chekli elementlar soni 80 ni tanlashni asoslash

3.8. Kesish kuchlarining eksperimental ravishda topilgan va hisoblangan qiymatlarini taqqoslash 83

Adabiyotlar ro'yxati

Ishga kirish

materiallarni sinovdan o'tkazishda ham, boshqa texnologik jarayonlarda ham odatda uchramaydigan ekstremal sharoitlarda metallni yo'q qilish. Kesish jarayoni matematik tahlil yordamida ideallashtirilgan fizik modellar yordamida o'rganilishi mumkin. Kesish jarayonining fizik modellarini tahlil qilishni boshlashdan oldin, metallarning tuzilishi va ularning plastik oqimi va yo'q qilish mexanizmi haqidagi zamonaviy g'oyalar bilan tanishish tavsiya etiladi.

Eng oddiy sxema kesish - to'g'ri burchakli (ortogonal) kesish, kesuvchi tomoni kesish tezligi vektoriga perpendikulyar bo'lganda va qiya kesish sxemasi, kesuvchi tomonning ma'lum bir moyillik burchagi ko'rsatilganda.

qirralar I.

Guruch. 1. (a) to'g'ri burchakli kesish sxemasi (b) qiya kesish sxemasi.

Ko'rib chiqilgan holatlar uchun chip shakllanishining tabiati taxminan bir xil. Turli mualliflar chip hosil qilish jarayonini 4 va 3 turga ajratadilar. Bunga ko'ra, shaklda ko'rsatilgan chip shakllanishining uchta asosiy turi mavjud. 2: a) intervalgacha, shu jumladan kichik segmentlar shaklida chip elementlarini davriy ajratish; b) uzluksiz chip shakllanishi; v) asbob ustida birikma hosil bo'lishi bilan uzluksiz.

Kirish

Boshqa kontseptsiyaga ko'ra, 1870 yilda I. A. Time kesish paytida hosil bo'lgan chiplar turlarini tasniflashni taklif qildi. turli materiallar. I.A.Tieme tasnifiga ko'ra, har qanday sharoitda konstruktiv materiallarni kesishda to'rt turdagi chiplar hosil bo'ladi: elementar, qo'shma, drenaj va sinish. Elementar, bo'g'in va bo'g'in chiplari qirqimli chiplar deb ataladi, chunki ularning shakllanishi kesish kuchlanishlari bilan bog'liq. Singan chiplari ba'zan tortib olinadigan chiplar deb ataladi, chunki ularning shakllanishi kuchlanish kuchlanishlari bilan bog'liq. Tashqi ko'rinish Ro'yxatga olingan chiplarning barcha turlari rasmda ko'rsatilgan. 3.

Guruch. 3. Thieme tasnifiga ko'ra chiplarning turlari.

Shakl 3a bir-biriga bog'lanmagan yoki zaif bog'langan, taxminan bir xil shakldagi alohida "elementlar" dan iborat elementar chiplarning shakllanishini ko'rsatadi. chegara tp, hosil bo'lgan chip elementini kesilgan qatlamdan ajratish kesish yuzasi deb ataladi.

Kirish8

Jismoniy jihatdan, bu sirt bo'lib, uning bo'ylab kesish jarayonida kesilgan qatlam davriy ravishda yo'q qilinadi.

36-rasmda birlashtirilgan chiplarning shakllanishi ko'rsatilgan. U alohida qismlarga bo'linmaydi. Chipping yuzasi endigina paydo bo'ldi, lekin u chiplarning butun qalinligiga kirmaydi. Shuning uchun, chiplar ular orasidagi aloqani buzmasdan, alohida bo'g'inlardan iborat ko'rinadi.

Rasmda Sv - drenaj chiplarining shakllanishi. Asosiy xususiyat - uning uzluksizligi (uzluksizligi). Agar drenaj chiplari yo'lida hech qanday to'siq bo'lmasa, ular o'z og'irligi ta'sirida chiplarning bir qismi uzilib qolguncha tekis yoki spiral spiralga o'ralgan holda uzluksiz lenta bo'ylab oqadi. Asbobning old yuzasiga ulashgan chip 1 yuzasi kontakt yuzasi deb ataladi. Bu nisbatan silliq, va yuqori tezliklar asbobning old yuzasiga ishqalanish natijasida kesish yuzasi jilolanadi. Uning qarama-qarshi yuzasi 2 chiplarning erkin yuzasi (yon tomoni) deb ataladi. U kichik tirqishlar bilan qoplangan va yuqori kesish tezligida baxmal ko'rinishga ega. Chipslar asbobning old yuzasi bilan aloqa maydoni ichida aloqa qiladi, uning kengligi C bilan belgilanadi va uzunligi asosiy pichoqning ish uzunligiga teng. Qayta ishlangan materialning turi va xususiyatlariga va kesish tezligiga qarab, aloqa maydonining kengligi kesilgan qatlamning qalinligidan 1,5 - 6 baravar katta.

3g-rasmda - turli shakl va o'lchamdagi alohida, bir-biriga bog'lanmagan bo'laklardan tashkil topgan sinish chiplarining shakllanishi. Singan chiplarining shakllanishi nozik metall chang bilan birga keladi. Singan yuzasi tp chiqib ketish yuzasi ostida joylashgan bo'lishi mumkin, buning natijasida ikkinchisi undan singan chiplarning bo'laklari izlari bilan qoplanadi.

Kirish 9

Aytilganlarga ko'ra, chipning turi ko'p jihatdan ishlov beriladigan materialning turiga va mexanik xususiyatlariga bog'liq. Kesish paytida plastik materiallar dastlabki uch turdagi chiplarning shakllanishi mumkin: elementar, birlashtirilgan va drenajlash. Qayta ishlangan materialning qattiqligi va mustahkamligi oshgani sayin, drenaj chiplari birlashtirilib, keyin elementar bo'ladi. Mo'rt materiallarni qayta ishlashda elementar chiplar yoki kamroq tarqalgan sinish chiplari hosil bo'ladi. Materialning, masalan, quyma temirning qattiqligi oshishi bilan elementar chiplar sinish chiplariga aylanadi.

Asbobning geometrik parametrlaridan chipning turi rake burchagi va asosiy pichoqning moyillik burchagiga eng kuchli ta'sir qiladi. Plastmassa materiallarni qayta ishlashda bu burchaklarning ta'siri asosan bir xil bo'ladi: ular ortib borishi bilan elementar chiplar birlashtirilganlarga, so'ngra drenajlarga aylanadi. Katta burchak burchaklarida mo'rt materiallarni kesishda sinish chipi paydo bo'lishi mumkin, bu esa tirgak burchagi kamayishi bilan elementar holga keladi. Asosiy pichoqning moyillik burchagi oshgani sayin, chiplar asta-sekin elementar chiplarga aylanadi.

Chip turiga besleme (kesilgan qatlamning qalinligi) va kesish tezligi ta'sir qiladi. Kesish chuqurligi (kesilgan qatlamning kengligi) chip turiga deyarli ta'sir qilmaydi. Oziqlanishning ko'payishi (kesilgan qatlamning qalinligi) plastik materiallarni kesishda uzluksiz chiplardan birlashtirilgan va elementarlarga izchil o'tishga olib keladi. Ko'payib borayotgan ozuqa bilan mo'rt materiallarni kesishda elementar chiplar singan chiplarga aylanadi.

Chip turiga eng qiyin ta'sir - bu kesish tezligi. Ko'pgina uglerodli va qotishma konstruktiv po'latlarni kesishda, agar kesish tezligi zonasini istisno qilsak.

Kirish 10

o'sish, kesish tezligi oshgani sayin, chiplar elementardan bo'g'inlarga o'zgaradi va keyin birlashadi. Biroq, ba'zi issiqlikka bardoshli po'lat va qotishmalarni qayta ishlashda titanium qotishmalari, kesish tezligini oshirish, aksincha, drenaj chiplarini elementarlarga aylantiradi. Ushbu hodisaning jismoniy sababi hali to'liq aniqlanmagan. Mo'rt materiallarni qayta ishlashda kesish tezligining oshishi singan chiplarning elementar chiplarga o'tishi bilan alohida elementlarning o'lchamlarining pasayishi va ular orasidagi bog'lanishning mustahkamlanishi bilan birga keladi.

Ishlab chiqarishda ishlatiladigan asboblar va kesish rejimlarining geometrik parametrlarini hisobga olgan holda, plastmassa materiallarni kesishda chiplarning asosiy turlari ko'pincha drenaj chiplari va kamroq qo'shma chiplardir. Mo'rt materiallarni kesishda chiplarning asosiy turi elementar chiplardir. Egiluvchan va mo'rt materiallarni kesishda elementar chiplarning shakllanishi etarlicha o'rganilmagan. Sababi katta elastoplastik deformatsiyalar jarayonini ham, materialni ajratish jarayonini ham matematik tavsiflashda murakkablikdir.

Ishlab chiqarishdagi to'sarning shakli va turi, birinchi navbatda, qo'llash sohasiga bog'liq: torna, aylanma, turret, planyalash va o'rnatish mashinalarida, avtomatik va yarim avtomatik stanoklarda va maxsus dastgohlarda. Zamonaviy mashinasozlikda qo'llaniladigan kesgichlar dizayni (qattiq, kompozit, yig'ma, ushlagich, sozlanishi), ishlov berish turi bo'yicha (orqali, chiziqli, kesish, burg'ulash, shakllangan, tishli), ishlov berish xususiyatiga ko'ra (qo'pol, pardozlash, nozik burilish uchun), qismga nisbatan o'rnatish (radial, tangensial, o'ng, chap), novda ko'ndalang kesimi shakli (to'rtburchak, kvadrat, yumaloq), material bo'yicha

Kirish

barrel qismi (yuqori tezlikda ishlaydigan po'latdan, qattiq qotishmadan, keramikadan, o'ta qattiq materiallardan), chiplarni maydalash moslamalari mavjudligiga ko'ra.

Ishchi qism va tananing nisbiy pozitsiyasi uchun farq qiladi turli xil turlari to'sarlar: to'sarlar uchun to'sarning uchi odatda tananing yuqori tekisligi darajasida, planerlar uchun - tananing tayanch tekisligi darajasida, dumaloq korpusli zerikarli kesgichlar uchun - eksa bo'ylab joylashgan. tananing yoki uning ostida. Chiqib ketish zonasidagi kesish asboblari tanasi kuch va qattiqlikni oshirish uchun biroz balandroq balandlikka ega.

Bir butun sifatida ko'plab to'sar dizaynlari va ularning alohida strukturaviy elementlari standartlashtirilgan. Asbob ushlagichlarining konstruktsiyalari va birlashtiruvchi o'lchamlarini birlashtirish uchun novda bo'limlarining quyidagi seriyasi, mm qabul qilindi: tomoni a = 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 mm bo'lgan kvadrat; to'rtburchaklar 16x10; 20x12; 20x16; 25x16; 25x20; 32x20; 21x25; 40x25;40x32;50x32; 50x40; 63x50 (aspekt nisbati H:H=1,6 yarim pardozlash va pardozlash uchun, H:H=1,25 qo'pol ishlov berish uchun ishlatiladi).

Butunrossiya mahsulot klassifikatori 39 turdagi to'sarlarning 8 ta kichik guruhini taqdim etadi. To'sarlarning dizayni bo'yicha 60 ga yaqin standartlar nashr etilgan va texnik xususiyatlar. Bundan tashqari, barcha turdagi kesgichlar uchun 150 standart o'lchamdagi yuqori tezlikda ishlaydigan po'lat plitalar, 500 ga yaqin standart o'lchamdagi karbidli lehimli qo'shimchalar, 32 turdagi ko'p qirrali qayta ishlanmagan qo'shimchalar (130 dan ortiq standart o'lchamlar) standartlashtirildi. Eng oddiy hollarda, to'sar ko'plab geometrik parametrlarni hisobga olmagan holda, mutlaqo qattiq takoz sifatida modellashtirilgan.

Yuqoridagilarni hisobga olgan holda to'sarning asosiy geometrik parametrlari.

Orqa burchakning maqsadi A- ishlov beriladigan qismdagi orqa yuzaning ishqalanishini kamaytirish va ishlov beriladigan sirt bo'ylab to'sarning to'siqsiz harakatlanishini ta'minlash.

Kirish12

Bo'shliq burchagining kesish shartlariga ta'siri, chiqib ketish yuzasini elastik tiklashning normal kuchi va ishqalanish kuchi ishlov beriladigan qismning chetidan chiqib ketish tomoniga ta'sir qilishi bilan bog'liq.

Bo'shliq burchagi oshgani sayin, o'tkirlash burchagi kamayadi va shu bilan pichoqning mustahkamligi pasayadi, ishlov beriladigan yuzaning pürüzlülüğü ortadi va to'sar tanasiga issiqlik tarqalishi yomonlashadi.

Bo'shliq burchagi pasayganda, ishlov beriladigan sirtga ishqalanish kuchayadi, bu kesish kuchlarining oshishiga olib keladi, to'sarning aşınması ortadi, kontaktda issiqlik hosil bo'lishi ortadi, garchi issiqlik uzatish sharoitlari yaxshilanadi va ishlov beriladigan qatlamda plastik deformatsiyalanadigan qatlam qalinligi oshadi. yuzasi ortadi. Bunday qarama-qarshi sharoitlarda ishlov beriladigan materialning fizik-mexanik xususiyatlariga, kesish pichog'ining materialiga va kesilgan qatlamning parametrlariga qarab, tozalash burchagi qiymati uchun optimal bo'lishi kerak.

Ma'lumotnomalar optimal burchaklarning o'rtacha qiymatlarini beradi, A sanoat sinovlari natijalari bilan tasdiqlangan. Kesish tishlarning orqa burchaklarining tavsiya etilgan qiymatlari 1-jadvalda keltirilgan.

Kirish13

Old burchakning maqsadi U- kesilgan qatlamning deformatsiyasini kamaytirish va chip oqimini osonlashtirish.

Rak burchagining kesish shartlariga ta'siri: burchakni oshirish da kesish jarayonini osonlashtiradi, kesish kuchlarini kamaytiradi. Biroq, bu holda, chiqib ketish xanjarining mustahkamligi pasayadi va to'sar tanasiga issiqlik tarqalishi yomonlashadi. Burchakni kamaytiring U kesma tishlarning chidamliligini, shu jumladan o'lchovli barqarorlikni oshiradi.

Guruch. 6. Kesish tishlarning old yuzasi shakli: a - qirrali tekis; b - chamfer bilan kavisli

Rak burchagining o'lchamiga va tirgak yuzasining shakliga nafaqat ishlov beriladigan materialning fizik-mexanik xususiyatlari, balki asbob materialining xususiyatlari ham katta ta'sir ko'rsatadi. Old sirtning tekis va kavisli (pasli yoki bo'lmagan) shakllari qo'llaniladi (1.16-rasm).

Yassi tırmık yuzasi barcha turdagi asboblar materiallarini kesuvchilar uchun ishlatiladi, pichoq esa qattiqlashtiruvchi pah bilan o'tkirlanadi.

burchak UV-^~5 - yuqori tezlikda po'lat kesgichlar uchun va Uf =-5..-25. karbid qotishmalaridan, barcha turdagi keramikadan va sintetik o'ta qattiq materiallardan tayyorlangan kesgichlar uchun.

Qiyin sharoitlarda ishlash uchun (zarba bilan kesish, notekis ruxsat bilan, qattiq va qotib qolgan po'latlarni qayta ishlashda), qattiq va mo'rt kesish materiallaridan (mineral keramika, o'ta qattiq sintetik materiallar, kobalt miqdori past bo'lgan qattiq qotishmalar) foydalanganda kesgichlar mumkin. qilinsin

Kirish

Yassi tirgak yuzasi bilan foydalanish uchun manfiy burchakka burchakka ega bo'lmagan pah yo'q.

Yuqori tezlikda ishlaydigan po'latdan va qattiq qotishmalardan yasalgan tekis old yuzasi ^ = 8..15 bo'lgan chandiqsiz kesgichlar sinadigan chiplarni (cho'yan, bronza) ishlab chiqaradigan mo'rt materiallarni qayta ishlash uchun ishlatiladi. Kesuvchi qirraning yaxlitlash radiusi bilan taqqoslanadigan kichik kesilgan qalinligi bilan, kesish burchagining qiymati kesish jarayoniga deyarli ta'sir qilmaydi, chunki kesilgan qatlamning deformatsiyasi va uning chiplarga aylanishi yumaloq ishlov berish orqali amalga oshiriladi. radiusning chekkasi. Bunday holda, barcha turdagi asbob materiallari uchun rake burchaklari 0...5 0 oralig'ida qabul qilinadi. Rak burchagining o'lchami kesmalarning chidamliligiga sezilarli ta'sir qiladi.

Rejadagi asosiy burchakning maqsadi - kenglik orasidagi nisbatni o'zgartirish b va qalinligi A doimiy kesish chuqurligida kesish t va topshirish S.

Burchakni kamaytiring to'sar uchining mustahkamligini oshiradi, issiqlik tarqalishini yaxshilaydi, asbobning ishlash muddatini oshiradi, lekin kesish kuchlarini oshiradi Pz Va, Rda ortadi

ishlov berilayotgan sirtga nisbatan aylanish va ishqalanish tebranish uchun sharoit yaratadi. Ko'payganda Chipslar qalinroq bo'ladi va yaxshiroq sinadi.

To'sar konstruktsiyalari, ayniqsa karbid qo'shimchalarining mexanik mahkamlanganlari, burchak qiymatlari oralig'ini ta'minlaydi #>: 90, 75, 63, 60, 50, 45, 35, 30, 20, 10, bu sizga burchakni tanlash imkonini beradi. , muayyan shartlar uchun eng mos.

Materialni ajratish jarayoni to'sarning shakliga bog'liq. Kesish bo'yicha metall ajratiladi, bu jarayon yoriqlar paydo bo'lishi va rivojlanishi bilan vayron bo'lishini kutish mumkin. Dastlab, kesish jarayonining bu g'oyasi odatda qabul qilindi, ammo keyinchalik kesish asbobi oldida yoriq borligi haqida shubhalar paydo bo'ldi.

Malloch va Ruliks birinchilardan bo'lib chip hosil bo'lish zonasining mikrofotografiyasini o'zlashtirdilar va to'sar oldidagi yoriqlarni kuzatdilar, Kick esa shunga o'xshash tadqiqotlarga asoslanib, qarama-qarshi xulosalarga keldi. Mikrofotografiyaning ilg'or usullari yordamida metallni kesish plastik oqim jarayoniga asoslanganligi ko'rsatildi. Qoida tariqasida, normal sharoitda rivojlangan yoriq hosil bo'lmaydi, u faqat ma'lum sharoitlarda paydo bo'lishi mumkin.

To'sardan ancha oldinga cho'zilgan plastik deformatsiyalar mavjudligiga ko'ra, mikroskop ostida tartibning juda past kesish tezligida chip hosil bo'lish jarayonini kuzatish orqali o'rnatildi. V- 0,002 m/min. Buni chip hosil bo'lish zonasida don deformatsiyasini metallografik o'rganish natijalari ham tasdiqlaydi (7-rasm). Shuni ta'kidlash kerakki, mikroskop ostida chip hosil bo'lish jarayonini kuzatish chip shakllanishi zonasida plastik deformatsiya jarayonining beqarorligini ko'rsatdi. Chip hosil bo'lish zonasining dastlabki chegarasi qayta ishlangan metallning alohida donalari kristallografik tekisliklarining turli yo'nalishlari tufayli o'z o'rnini o'zgartiradi. Chip hosil bo'lish zonasining yakuniy chegarasida davriy siljish deformatsiyalarining kontsentratsiyasi kuzatiladi, buning natijasida plastik deformatsiya jarayoni vaqti-vaqti bilan barqarorlikni yo'qotadi va plastik zonaning tashqi chegarasi mahalliy buzilishlarni oladi va o'ziga xos tishlar hosil bo'ladi. chipning tashqi chegarasi.

T^- \ : "G

Kirish

Guruch. 7. Kino yordamida erkin kesishni o'rganish yo'li bilan tashkil etilgan chip shakllanishi zonasining konturi.

Guruch. 8. Past tezlikda po'latni kesishda chip hosil bo'lish zonasining mikrofotosurati. Mikrofotograf chip hosil bo'lish zonasining boshlang'ich va yakuniy chegaralarini ko'rsatadi. (100x kattalashtirish)

Shunday qilib, biz faqat chip hosil bo'lish zonasi chegaralarining o'rtacha ehtimoliy pozitsiyasi va chip shakllanishi zonasi ichidagi plastik deformatsiyalarning o'rtacha ehtimollik taqsimoti haqida gapirishimiz mumkin.

Plastik mexanika usuli yordamida plastik zonaning kuchlanish va deformatsiyalangan holatini aniq aniqlash juda qiyin. Plastmassa hududining chegaralari berilmagan va o'zlari aniqlanishi kerak. Plastmassa hududidagi stress komponentlari bir-biriga nomutanosib ravishda o'zgaradi, ya'ni. kesilgan qatlamning plastik deformatsiyalari oddiy yuklash holatiga taalluqli emas.

Hammasi zamonaviy usullar kesish operatsiyalari uchun hisob-kitoblar eksperimental tadqiqotlarga asoslangan. Eksperimental usullar eng to'liq tavsiflangan. Chip hosil bo'lish jarayonini, deformatsiya zonasining o'lchami va shaklini o'rganishda turli xil eksperimental usullar qo'llaniladi. V.F.Bobrovning fikricha, quyidagi tasnif ko'rsatilgan:

Vizual kuzatish usuli. Namunaning erkin kesilgan tomoni silliqlanadi yoki unga katta kvadrat to'r qo'llaniladi. Past tezlikda kesishda to'rning buzilishi, namunaning sayqallangan yuzasining xiralashishi va burishishi deformatsiya zonasining o'lchami va shaklini baholash va kesilgan qatlamning qanday ekanligi haqida tashqi fikrni shakllantirish uchun ishlatilishi mumkin.

Kirish17

butunlay talaşga aylanadi. Usul 0,2 - 0,3 m / min dan oshmaydigan juda past tezlikda kesish uchun javob beradi va chipni shakllantirish jarayoni haqida faqat sifatli fikr beradi.

Yuqori tezlikda suratga olish usuli. Taxminan sekundiga 10 000 kvadrat chastotada suratga olishda yaxshi natijalar beradi va amalda qo'llaniladigan kesish tezligida chiplarni shakllantirish jarayonining xususiyatlarini aniqlash imkonini beradi.

To'rlarni ajratish usuli. U hujayra o'lchamlari 0,05 - 0,15 mm bo'lgan aniq kvadrat bo'linuvchi to'rni qo'llashga asoslangan. Ajratuvchi mash turli yo'llar bilan qo'llaniladi: bosma siyoh bilan dumalab, o'q qilish, vakuumli purkash, ekranni bosib chiqarish, chizish va boshqalar. Eng aniq va oddiy tarzda mikroqattiqlikni o'lchash uchun PMTZ qurilmasida yoki universal mikroskopda olmos indenter bilan tirnamoqda. Chip shakllanishining ma'lum bir bosqichiga to'g'ri keladigan buzilmagan deformatsiya zonasini olish uchun kesish jarayonini "zudlik bilan" to'xtatish uchun maxsus qurilmalar qo'llaniladi, bunda to'sar chiplar ostidan kuchli buloq yoki portlash energiyasi bilan chiqariladi. kukun zaryadi. Instrumental mikroskopdan foydalanib, hosil bo'lgan chip ildizida deformatsiya natijasida buzilgan bo'linuvchi to'r hujayralarining o'lchamlari o'lchanadi. Qurilmadan foydalanish matematik nazariya plastisit, buzilgan bo'linish panjarasining o'lchami deformatsiyalangan holatning turini, deformatsiya zonasining o'lchami va shaklini, deformatsiya zonasining turli nuqtalarida deformatsiyaning intensivligini va chip shakllanishi jarayonini miqdoriy jihatdan tavsiflovchi boshqa parametrlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. .

Metalografik usul."Zudlik bilan" kesishni to'xtatish moslamasi yordamida olingan chipning ildizi kesiladi, uning tomoni yaxshilab silliqlanadi va keyin tegishli reagent bilan ishqalanadi. Chip ildizining hosil bo'lgan mikroseksiyasi mikroskop ostida 25-200 marta kattalashtirishda tekshiriladi yoki mikrofotograf olinadi. Strukturaning o'zgarishi

Kirish

deformatsiyalanmagan materialning tuzilishiga nisbatan chiplar va deformatsiya zonalari, deformatsiya to'qimalarining yo'nalishi deformatsiya zonasining chegaralarini belgilash va unda sodir bo'ladigan deformatsiya jarayonlarini baholash imkonini beradi.

Mikroqattiqlikni o'lchash usuli. Plastik deformatsiya darajasi va deformatsiyalangan materialning qattiqligi o'rtasida aniq bog'liqlik mavjudligi sababli, chip ildizining mikroqattiqligini o'lchash deformatsiya zonasining turli hajmlarida deformatsiyaning intensivligi haqida bilvosita tasavvur beradi. Buning uchun PMT-3 qurilmasi yordamida chip ildizining turli nuqtalarida mikroqattiqlik o'lchanadi va izoskleralar (doimiy qattiqlik chiziqlari) quriladi, ular yordamida deformatsiya zonasidagi tangensial kuchlanishlarning kattaligini aniqlash mumkin.

Polarizatsiya-optik usul, yoki fotoelastiklik usuli shaffof izotrop jismlarning tashqi kuchlar taʼsirida anizotrop boʻlishi va ular qutblangan yorugʻlikda koʻrilsa, interferentsiya sxemasi taʼsir etuvchi kuchlanishlarning kattaligi va ishorasini aniqlash imkonini beradi. Deformatsiya zonasidagi kuchlanishlarni aniqlashning polarizatsiya optik usuli quyidagi sabablarga ko'ra cheklangan qo'llaniladi. Kesish uchun ishlatiladigan shaffof materiallar texnik metallarga qaraganda butunlay boshqacha fizik-mexanik xususiyatlarga ega - po'lat va quyma temir. Usul faqat elastik mintaqadagi normal va kesish kuchlanishlarining aniq qiymatlarini beradi. Shuning uchun, qutblanish-optik usuldan foydalanib, deformatsiya zonasida kuchlanishning tarqalishi haqida faqat sifatli va taxminiy tasavvurga ega bo'lish mumkin.

Mexanik va rentgenografik usullar ishlov berilgan sirt ostidagi sirt qatlamining holatini o'rganish uchun ishlatiladi. N. N. Davidenkov tomonidan ishlab chiqilgan mexanik usul tananing kristall donasining o'lchamidan kattaroq bo'lgan mintaqasida muvozanatlangan birinchi turdagi kuchlanishlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Usul shu bilan

Kirish 19

Qayta ishlangan qismdan kesilgan namuna yuzasidan materialning juda yupqa qatlamlari ketma-ket chiqariladi va deformatsiya o'lchagichlar yordamida namunaning deformatsiyasi o'lchanadi. Namuna o'lchamlarini o'zgartirish qoldiq stresslar ta'sirida uning muvozanatsiz va deformatsiyalanishiga olib keladi. O'lchangan deformatsiyalardan qoldiq kuchlanishlarning kattaligi va belgisini aniqlash mumkin.

Yuqoridagilardan kelib chiqib, kesish jarayonlaridagi jarayonlar va qonuniyatlarni o'rganish sohasida tajriba usullarining murakkabligi va cheklanganligi, ularning qimmatligi, katta o'lchov xatolari va o'lchanadigan parametrlarning tanqisligi to'g'risida xulosa chiqarishimiz mumkin.

Metall kesish sohasida eksperimental tadqiqotlar o'rnini bosa oladigan matematik modellarni yozish va tajriba bazasidan faqat matematik modelni tasdiqlash bosqichida foydalanish zarurati tug'iladi. Hozirgi vaqtda kesish kuchlarini hisoblash uchun tajribalar bilan tasdiqlanmagan, ammo ulardan olingan bir qator usullar qo'llaniladi.

Ishda kesish kuchlari va haroratlarni aniqlash uchun ma'lum formulalar tahlili o'tkazildi, unga ko'ra birinchi formulalar shaklning kesish kuchlarining asosiy tarkibiy qismlarini hisoblash uchun empirik bog'liqlik darajalari shaklida olingan:

p, = c P f p sy K P

Qayerda ChorshanbaG - ba'zi doimiy sharoitlarning kuchiga ta'sirini hisobga oladigan koeffitsient; *R- kesish chuqurligi; $^,- uzunlamasına oziqlantirish; TOR- umumlashtirilgan kesish koeffitsienti; xyz- ko'rsatkichlar.

Kirish 20

Ushbu formulaning asosiy kamchiligi - kesishda ma'lum bo'lgan matematik modellar bilan aniq jismoniy aloqaning yo'qligi. Ikkinchi kamchilik - tajriba koeffitsientlarining ko'pligi.

Shunga ko'ra, eksperimental ma'lumotlarning umumlashtirilishi asbobning old yuzasida o'rtacha tangens harakat qilishini aniqlashga imkon berdi.

Kuchlanishi qF = 0,285^, bu erda &Kimga- haqiqiy oxirgi kuchlanish kuchi. Shu asosda, A.A.Rozenberg kesish kuchining asosiy komponentini hisoblash uchun boshqa formulani oldi:

(90-y)"chunki/

-- vvdG + Sin/

Pz=0,28SKab(2,05Ka-0,55)

2250QK Qm5(9Q - Y) "

Qayerda Kommersant- kesilgan qatlamning kengligi.

Ushbu formulaning kamchiliklari har bir o'ziga xosdir

Quvvatni hisoblashda parametrlarni aniqlash kerak TOA Va$k eksperimental tarzda, bu juda ko'p mehnat talab qiladi. Ko'pgina tajribalarga ko'ra, egri kesish chizig'ini to'g'ri chiziq bilan almashtirganda, burchak U 45 ga yaqin, shuning uchun formula quyidagi shaklni oladi:

dcos U

Pz = - "- r + gunoh ^

tg arccos

Tajribalarga ko'ra, mezondan har qanday stress holatlarida qo'llanilishi mumkin bo'lgan universal mezon sifatida foydalanish mumkin emas. Biroq, u muhandislik hisob-kitoblarida asos sifatida ishlatiladi.

Eng yuqori tangensial kuchlanishlar mezoni. Ushbu mezon Tresca tomonidan plastika holatini tavsiflash uchun taklif qilingan, ammo u mo'rt materiallar uchun mustahkamlik mezoni sifatida ham ishlatilishi mumkin. Qobiliyatsizlik eng katta kesish kuchlanishida sodir bo'ladi

r max = gir"x ~ b) ma'lum bir qiymatga etadi (har bir material uchun).

Alyuminiy qotishmalari uchun bu mezon eksperimental ma'lumotlarni hisoblanganlar bilan solishtirganda maqbul natija berdi. Boshqa materiallar uchun bunday ma'lumotlar yo'q, shuning uchun ushbu mezonning qo'llanilishini tasdiqlash yoki rad etish mumkin emas.

Shuningdek bor energiya mezonlari. Ulardan biri Xuber-Mizes-Genki gipotezasi bo'lib, unga ko'ra, shakl o'zgarishining o'ziga xos energiyasi ma'lum bir cheklov qiymatiga etganida halokat sodir bo'ladi.

Kirish23

o'qishlar. Ushbu mezon turli xil strukturaviy metallar va qotishmalar uchun qoniqarli eksperimental tasdiqni oldi. Ushbu mezonni qo'llashdagi qiyinchilik cheklovchi qiymatni eksperimental aniqlashda yotadi.

Kesish va siqilishga teng bo'lmagan qarshilik ko'rsatadigan materiallarning mustahkamligi mezonlariga Schleicher, Balandin, Mirolyubov, Yagna mezonlari kiradi. Kamchiliklarga qo'llash qiyinligi va eksperimental tekshirishning yomonligi kiradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, yo'q qilish mexanizmlari uchun yagona kontseptsiya, shuningdek, yo'q qilish jarayonini aniq baholash mumkin bo'lgan universal yo'q qilish mezoni mavjud emas. Hozirgi vaqtda faqat bir qator maxsus holatlarning yaxshi nazariy rivojlanishi va ularni umumlashtirishga urinishlar haqida gapirish mumkin. Amaliy foydalanish ko'pchilikning muhandislik hisoblarida zamonaviy modellar halokat hali mavjud emas.

Ajratish nazariyasini tavsiflashning yuqoridagi yondashuvlarini tahlil qilish quyidagi xarakterli xususiyatlarni ajratib ko'rsatishga imkon beradi:

Vayron qilish jarayonlarini tavsiflashning mavjud yondashuvlari halokat jarayonining boshlanishi bosqichida va muammolarni birinchi yaqinlashishda hal qilishda maqbuldir.

Jarayon modeli statistik eksperimental ma'lumotlarga emas, balki kesish jarayoni fizikasining tavsifiga asoslangan bo'lishi kerak.

Elastiklikning chiziqli nazariyasi munosabatlari o'rniga katta deformatsiyalar ostida tananing shakli va hajmining o'zgarishini hisobga oladigan fizik chiziqli bo'lmagan munosabatlardan foydalanish kerak.

Eksperimental usullar aniq ma'lumot berishi mumkin

Kirish

ma'lum bir harorat oralig'ida materialning mexanik harakati va kesish jarayoni parametrlari haqida ma'lumot.

Yuqoridagilarga asoslanib, ishning asosiy maqsadi universal konstitutsiyaviy munosabatlar asosida jarayonning elastik deformatsiya bosqichidan boshlab chiplar va ish qismlarini ajratish bosqichigacha bo'lgan barcha bosqichlarini ko'rib chiqish va naqshlarni o'rganish imkonini beradigan ajratishning matematik modelini yaratishdir. chiplarni olib tashlash jarayoni.

Birinchi bobda Dissertatsiyada chekli deformatsiyaning matematik modeli va sinish modelining asosiy farazlari bayon etilgan. Ortogonal kesish muammosi qo'yiladi.

Ikkinchi bobda birinchi bobda bayon qilingan nazariya doirasida kesish jarayonining chekli elementlar modeli quriladi. Cheklangan elementlar modeliga nisbatan ishqalanish va buzilish mexanizmlarining tahlili keltirilgan. Olingan algoritmlarni kompleks sinovdan o'tkazish amalga oshiriladi.

Uchinchi bobda Namunadan chiplarni olib tashlashning texnologik muammosining fizik va matematik formulasi tasvirlangan. Jarayonni modellashtirish mexanizmi va uni chekli elementlarni amalga oshirish batafsil tavsiflangan. Olingan ma'lumotlarning eksperimental tadqiqotlar bilan qiyosiy tahlili o'tkaziladi, modelning qo'llanilishi to'g'risida xulosalar chiqariladi.

Ishning asosiy qoidalari va natijalari Butunrossiya ilmiy konferentsiyasida ma'lum qilindi " Zamonaviy masalalar matematika, mexanika va informatika" (Tula, 2002), shuningdek, kontinuum mexanika bo'yicha qishki maktabda (Perm, 2003), "Matematika, mexanika va informatikaning zamonaviy muammolari" xalqaro ilmiy konferentsiyasida (Tula, 2003) , "Rossiya markazining yosh olimlari" ilmiy-amaliy konferentsiyasida (Tula, 2003).

Elastoplastik chekli deformatsiya jarayonlarining konstitutsiyaviy munosabatlari

Atrof-muhit nuqtalarini individuallashtirish uchun boshlang'ich t uchun ixtiyoriy koordinatalar tizimi 0 olinadi - Ruxsat etilgan, hisoblangan konfiguratsiya (KQ) haqida, uning yordamida har bir zarrachaga uchta raqam (J,2) beriladi. ,3) bu zarrachaga "tayinlangan" va butun harakat davomida o'zgarmagan. Malumot konfiguratsiyasiga kiritilgan 0 sistemasi =-r (/ = 1,2,3) asosi bilan birgalikda fiksatsion Lagranj koordinata tizimi deyiladi. E'tibor bering, zarrachalar koordinatalarining boshlang'ich momentidagi mos yozuvlar tizimida moddiy koordinatalar sifatida tanlanishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, deformatsiya tarixiga bog'liq xususiyatlarga ega bo'lgan muhitning deformatsiyalanish jarayonlarini ko'rib chiqishda, ishlatiladigan moddiy yoki fazoviy o'zgaruvchilardan qat'i nazar, ikkita koordinata tizimi qo'llaniladi - biri Lagranj va Eyler.

Ma'lumki, tanadagi stressning paydo bo'lishi moddiy tolalarning deformatsiyasi natijasida hosil bo'ladi, ya'ni. ularning uzunliklari va nisbiy pozitsiyalarini o'zgartiradi, shuning uchun deformatsiyalarning geometrik chiziqli bo'lmagan nazariyasida hal qilinadigan asosiy muammo - bu muhitning harakatini translyatsion va "sof deformatsiya" ga bo'lish va ularni tavsiflash choralarini ko'rsatish. Shuni ta'kidlash kerakki, bu vakillik bir ma'noli emas va atrof-muhitni tavsiflashning bir nechta yondashuvlarini ko'rsatish mumkin, bunda harakatni ko'chma "kvazi-qattiq" va nisbiy "deformatsiya" ga bo'lish turli yo'llar bilan amalga oshiriladi. Jumladan, bir qator ishlarda deformatsiya harakati deganda moddiy zarrachaning asosiy lagranj asosiga nisbatan qoʻshnilik harakati tushuniladi. Ishlarda qattiq asosga nisbatan harakat deformatsiya harakati sifatida ko'rib chiqiladi, uning tarjima harakati chap va o'ng buzilishning asosiy o'qlarini bog'laydigan aylanish tenzori bilan belgilanadi. Bu ishda M moddiy zarrachaning qo'shni harakatini (1.1-rasm) translyatsion va deformatsiyalanganga bo'lish tezlik gradientining simmetrik va antisimmetrik qism shaklida tabiiy tasviriga asoslanadi. Bunda deformatsiya tezligi zarrachaning vorteks asosining qattiq ortogonal uchburchakka nisbatan nisbiy tezligi sifatida aniqlanadi, uning aylanishi vorteks tenzori Q tomonidan belgilanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, harakatning umumiy holatida muhitning, tensor V ning asosiy o'qlari turli moddiy tolalar orqali o'tadi. Biroq, da ko'rsatilganidek, deformatsiyalarning haqiqiy diapazonida oddiy va yarim oddiy yuklash jarayonlari uchun, deformatsiya harakatini vorteks asosida o'rganish juda qoniqarli ko'rinadi. Shu bilan birga, muhitning cheklangan deformatsiyasi jarayonini tavsiflovchi munosabatlarni qurishda, o'lchovlarni tanlash bir qator tabiiy mezonlarga javob berishi kerak: 1) deformatsiya o'lchovi elementar ishning ifodasi orqali stress o'lchovi bilan birlashtirilishi kerak. . 2) moddiy elementning mutlaqo qattiq jism sifatida aylanishi deformatsiya o'lchovlari va ularning vaqt hosilalari o'zgarishiga olib kelmasligi kerak - moddiy ob'ektivlik xususiyati. 3) o'lchovlarni farqlashda simmetriya xususiyati va shakl o'zgarishi va hajm o'zgarishi jarayonlarini ajratish sharti saqlanishi kerak. Oxirgi talab juda ma'qul.

Tahlil shuni ko'rsatadiki, chekli deformatsiya jarayonini tavsiflash uchun yuqoridagi chora-tadbirlardan foydalanish, qoida tariqasida, deformatsiyani tavsiflashning etarli darajada to'g'ri emasligiga yoki ularni hisoblashning juda murakkab tartibiga olib keladi.

Invariantlar traektoriyaning egriligini va burilishini aniqlash uchun ishlatiladi

tensorlar W ", ular deformatsiya tezligi deviatorining n-tartibli Jaumann hosilalari bo'lib, da ko'rsatilganidek. Ularni aniqlash mumkin. ma'lum qiymat metrik tensor va uning komponentlarining ko'rib chiqilayotgan vaqtda hosilalari. Binobarin, egrilik va burilish qiymati, H deformatsiyaning funksional o'lchovining ikkinchi va uchinchi invariantlaridan farqli o'laroq, butun intervalda metrikaning o'zgarishi xarakteriga bog'liq emas. Izotropiyaning umumiy postulatining (1.21) ko’rinishdagi munosabati chekli deformatsiyalanuvchi jismlarning o’ziga xos modellarini qurish va ularni eksperimental asoslash uchun boshlang’ich nuqta hisoblanadi. Deformatsiya va yuklashning tavsiya etilgan o'lchovlariga o'tish orqali kichik deformatsiyalar uchun ma'lum munosabatlarni umumlashtirish tabiiy ko'rinadi. E'tibor bering, muhitning deformatsiyalanish jarayonini o'rganish muammolarida, qoida tariqasida, tezlik formulasidan foydalanilganligi sababli, barcha munosabatlar muhitning harakatini tavsiflovchi skalyar va tenzor parametrlarining o'zgarish tezligida hosil bo'ladi. Bunda deformatsiya va yuklanish vektorlarining tezliklari Yauman ma’nosida tenzorlar va deviatorlarning nisbiy hosilalariga mos keladi.

Yarim cheksiz elastik-plastmassa jismga qattiq takozni kiritish modelini qurish

Hozirgi vaqtda ajratish operatsiyalari bilan bog'liq muammolarni hal qilishning analitik usullari mavjud emas. Sürgülü chiziq usuli takozni kiritish yoki chiplarni olib tashlash kabi operatsiyalar uchun keng qo'llaniladi. Biroq, bu usul yordamida olingan echimlar jarayonning borishini sifat jihatidan tavsiflashga qodir emas. Lagrange va Jourdainning variatsion tamoyillariga asoslangan raqamli usullardan foydalanish maqbulroqdir. Deformatsiyalanuvchi qattiq jismlar mexanikasidagi chegaraviy masalalarni yechishning mavjud taxminiy usullari monografiyalarda yetarlicha batafsil bayon etilgan.

FEMning asosiy kontseptsiyasiga muvofiq, deformatsiyalanadigan muhitning butun hajmi tugun nuqtalarida bir-biri bilan aloqa qiladigan cheklangan miqdordagi elementlarga bo'linadi; bu elementlarning qo'shma harakati deformatsiyalanadigan muhitning harakatini modellashtiradi. Bundan tashqari, har bir element ichida harakatni tavsiflovchi xususiyatlar tizimi tanlangan element turiga qarab belgilanadigan u yoki bu funktsiyalar tizimi bilan yaqinlashadi. Bunda asosiy noma’lumlar element tugunlarining siljishi hisoblanadi.

Simpleks elementidan foydalanish (2.5) munosabatning chekli elementli tasvirini qurish tartibini sezilarli darajada osonlashtiradi, chunki u element hajmi bo'yicha bir nuqtali integratsiyaning oddiyroq amallaridan foydalanishga imkon beradi. Shu bilan birga, tanlangan yaqinlashish uchun to'liqlik va uzluksizlik talablari qondirilganligi sababli, chekli elementlar modelining "uzluksiz tizim" - deformatsiyalanadigan jismga muvofiqligining zarur darajasi cheklangan elementlar sonini shunchaki ko'paytirish orqali erishiladi. ularning o'lchamlarining mos ravishda kamayishi bilan. Katta miqdorda elementlar katta hajmdagi xotirani va ushbu ma'lumotlarni qayta ishlashga ko'proq vaqt sarflashni talab qiladi, kichik raqam esa yuqori sifatli yechimni ta'minlamaydi. Elementlarning optimal sonini aniqlash hisob-kitoblardagi asosiy vazifalardan biridir.

Amaldagi boshqa usullardan farqli o'laroq, ketma-ket yuklash usuli ma'lum bir jismoniy ma'noga ega, chunki har bir bosqichda tizimning yuk ko'payishiga reaktsiyasi haqiqiy jarayonda sodir bo'lganidek hisobga olinadi. Shuning uchun usul bizga ma'lum bir yuk tizimi ostida siljishlar kattaligidan ko'ra, tananing xatti-harakatlari haqida ko'proq ma'lumot olishga imkon beradi. Chunki tabiiy ravishda mos keladigan yechimlarning to'liq to'plamini olamiz turli qismlar yuk, keyin barqarorlik uchun oraliq holatlarni o'rganish va kerak bo'lganda, tarmoqlanish nuqtalarini aniqlash va jarayonning mumkin bo'lgan davomini topish tartibiga tegishli o'zgartirishlar kiritish mumkin bo'ladi.

Algoritmning dastlabki bosqichi t = O vaqt momenti uchun o'rganilayotgan mintaqani chekli elementlar bilan yaqinlashtirishdir. Dastlabki momentga mos keladigan maydonning konfiguratsiyasi ma'lum deb hisoblanadi va tana "tabiiy" holatda bo'lishi mumkin yoki, masalan, oldingi ishlov berish bosqichiga bog'liq bo'lgan dastlabki stresslarga ega bo'lishi mumkin.

Keyinchalik, deformatsiya jarayonining kutilayotgan tabiatidan kelib chiqib, ma'lum plastiklik nazariyasi turi tanlanadi (1.2-bo'lim). O'rganilayotgan material namunalarining bir o'qli tarangligi bo'yicha tajribalarning qayta ishlangan ma'lumotlari 1.2-band talablariga muvofiq, eksperimental egri chiziqqa yaqinlashishning eng keng tarqalgan usullaridan har qandayidan foydalangan holda muayyan turdagi konstitutsiyaviy munosabatlarni hosil qiladi. Muammoni hal qilishda ma'lum turdagi plastiklik nazariyasi butun jarayon davomida o'rganilayotgan butun hajm uchun o'zgarmas deb hisoblanadi. Tanlovning adolatliligi, keyinchalik tananing eng xarakterli nuqtalarida hisoblangan deformatsiya traektoriyasining egriligi bilan baholanadi. Ushbu yondashuv modellarni o'rganishda ishlatilgan texnologik jarayonlar oddiy yoki yaqin tashqi yuklanish rejimlarida quvurli namunalarning cheklangan deformatsiyasi. Tanlangan bosqichma-bosqich integratsiya protsedurasiga muvofiq, t parametriga nisbatan butun yuklash oralig'i bir qator juda kichik bosqichlarga (qadamlarga) bo'linadi. Kelajakda odatdagi qadam uchun muammoning yechimi quyidagi algoritm yordamida tuziladi. 1. Oldingi bosqich natijalariga ko'ra yangi aniqlangan mintaqa konfiguratsiyasi uchun deformatsiyalangan bo'shliqning metrik xarakteristikalari hisoblanadi. Birinchi bosqichda hududning konfiguratsiyasi t = O da aniqlangan konfiguratsiyaga to'g'ri keladi. 2. Materialning elastik-plastik xarakteristikalari har bir element uchun oldingi oxiriga to'g'ri keladigan kuchlanish-deformatsiya holatiga muvofiq belgilanadi. qadam. 3. Qattiqlik va element kuch vektorining mahalliy matritsasi hosil bo'ladi. 4. Aloqa yuzalarida kinematik chegara shartlari ko'rsatilgan. O'zboshimchalik bilan aloqa yuzasi shakli uchun mahalliy koordinatalar tizimiga o'tish uchun taniqli protsedura qo'llaniladi. 5. Global tizimning qattiqlik matritsasi va mos keladigan kuch vektori hosil bo'ladi. 6. Algebraik tenglamalar sistemasi yechilgan, tugun harakati tezligining vektor ustuni aniqlanadi. 7. Bir lahzali kuchlanish-deformatsiya holatining xarakteristikalari aniqlanadi, deformatsiya tezligi W tensorlari, girdob C1 va hajmning o'zgarish tezligi 0 hisoblab chiqiladi, X deformatsiya traektoriyasining egriligi hisoblanadi 8. Tezlik maydonlari. kuchlanish va kuchlanish tensorlari birlashtirilib, mintaqaning yangi konfiguratsiyasi aniqlanadi. Stress-deformatsiya holatining turi, elastik va plastik deformatsiya zonalari aniqlanadi. 9. Tashqi kuchlarning erishilgan darajasi aniqlanadi. 10. Muvozanat shartlarining bajarilishi nazorat qilinadi va qoldiq vektorlar hisoblanadi. Takrorlashlarni aniqlamasdan sxemani amalga oshirishda darhol 1-bosqichga o'tish amalga oshiriladi.

Chip hosil bo'lish jarayoniga ta'sir qiluvchi omillar

Metalllarni kesishda chip hosil bo'lish jarayoni plastik deformatsiya bo'lib, kesilgan qatlamning yo'q qilinishi mumkin, buning natijasida kesilgan qatlam chiplarga aylanadi. Chip shakllanishi jarayoni asosan kesish jarayonini aniqlaydi: chiqib ketish kuchining kattaligi, hosil bo'lgan issiqlik miqdori, natijada yuzaga keladigan sirtning aniqligi va sifati va asboblarning aşınması. Ba'zi omillar chiplarni shakllantirish jarayoniga bevosita ta'sir qiladi, boshqalari - bilvosita, bevosita ta'sir qiluvchi omillar orqali. Deyarli barcha omillar bilvosita ta'sir qiladi va bu o'zaro bog'liq hodisalarning butun zanjirini keltirib chiqaradi.

ga ko'ra, to'rtburchaklar kesish jarayonida chip hosil bo'lish jarayoniga faqat to'rtta omil to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qiladi: harakat burchagi, asbobning rake burchagi, kesish tezligi va materialning xususiyatlari. Boshqa barcha omillar bilvosita ta'sir qiladi. Ushbu bog'liqliklarni aniqlash uchun materialni tekis yuzada erkin to'rtburchaklar kesish jarayoni tanlangan.Ish qismi GA mo'ljallangan bo'linish chizig'i bo'yicha ikki qismga bo'linadi, yuqori qatlam kelajakdagi chipdir, olib tashlangan qatlamning qalinligi. o, qolgan ish qismi qalin h. M nuqtasi penetratsiya vaqtida to'sarning uchiga etib boradigan maksimal nuqta, kesuvchi tomonidan bosib o'tilgan yo'l S. Namunaning kengligi cheklangan va b ga teng. Keling, kesish jarayonining modelini ko'rib chiqaylik (3.1-rasm) Vaqtning dastlabki momentida namunani deformatsiyalanmagan, butun, kesiksiz deb hisoblaymiz. AG ning juda yupqa qatlami bilan bog'langan ikkita sirtdan tashkil topgan ish qismi, qalinligi 8 .a, bu erda a - olinadigan chiplarning qalinligi. AG - taxminiy ajratish chizig'i (3.1-rasm). To'sar harakatlanayotganda, kesish asbobining ikki yuzasi bo'ylab aloqa sodir bo'ladi. Vaqtning dastlabki daqiqasida hech qanday vayronagarchilik bo'lmaydi - to'sar buzilmasdan kiritiladi. Asosiy material sifatida elastik-plastmassa izotrop material ishlatiladi. Hisob-kitoblar egiluvchan (materialning buzilmasdan katta qoldiq deformatsiyalarni boshdan kechirish qobiliyati) va mo'rt (materialning sezilarli plastik deformatsiyalarsiz sinishi qobiliyati) materiallarni ko'rib chiqdi. Buning asosi past tezlikda kesish rejimi edi, bu old yuzada turg'unlik paydo bo'lishini yo'q qiladi. Yana bir xususiyat - chiqib ketish jarayonida past issiqlik hosil bo'lishi, bu materialning fizik xususiyatlarining o'zgarishiga va natijada kesish jarayoniga va kesish kuchlarining qiymatiga ta'sir qilmaydi. Shunday qilib, qo'shimcha hodisalar bilan murakkab bo'lmagan chiqib ketish qatlamini kesish jarayonini ham raqamli, ham eksperimental ravishda o'rganish mumkin bo'ladi.

2-bobga muvofiq, kvazistatik kesish masalasini echishning chekli elementlar jarayoni namunani bosqichma-bosqich yuklash yo'li bilan amalga oshiriladi, kesish holatida - to'sarning namuna yo'nalishi bo'yicha kichik harakati bilan. . Muammo to'sar ustidagi harakatni kinematik tarzda ko'rsatish orqali hal qilinadi, chunki kesish tezligi ma'lum, lekin kesish kuchi noma'lum va aniqlanadigan miqdor. Ushbu muammoni hal qilish uchun ixtisoslashgan dasturiy ta'minot to'plami Wind2D uchta muammoni hal qilishga qodir - olingan hisob-kitoblarning to'g'riligini tasdiqlovchi natijalarni taqdim etish, tuzilgan modelning haqiqiyligini asoslash uchun test muammolarini hisoblash va texnologik muammoni loyihalash va hal qilish qobiliyatiga ega.

Ushbu muammolarni hal qilish uchun kompleksning modulli konstruktsiyasi uchun model tanlandi, u turli modullarning ulanishini boshqarishga qodir birlashtiruvchi element sifatida umumiy qobiqni o'z ichiga oladi. Faqatgina chuqur integratsiyalangan modul natijalarni vizualizatsiya qilish bloki edi. Qolgan modullar ikkita toifaga bo'linadi: muammolar va matematik modellar. Matematik model noyob bo'lmasligi mumkin. Asl dizaynda ikki xil turdagi elementlar uchun ulardan uchtasi mavjud. Har bir vazifa, shuningdek, uchta protsedurali matematik model va modulni chaqirish uchun bitta protseduraga ega qobiq bilan bog'langan modulni ifodalaydi, shuning uchun yangi modulning integratsiyasi loyihaga to'rt qatorni kiritish va qayta kompilyatsiya qilishgacha qisqartiriladi. Amalga oshirish vositasi sifatida yuqori darajadagi Borland Delphi 6.0 tili tanlangan, unda cheklangan vaqt ichida vazifani hal qilish uchun barcha zarur narsalar mavjud. Har bir vazifada avtomatik tarzda tuzilgan chekli elementlar to'rlaridan yoki AnSYS 5.5.3 paketi yordamida maxsus tayyorlangan va matn formatida saqlanganlaridan foydalanish mumkin. Barcha chegaralarni ikki turga bo'lish mumkin: dinamik (bu erda tugunlar bosqichma-bosqich o'zgaradi) va statik (hisoblash davomida doimiy). Modellashtirish eng qiyin bo'lganlar dinamik chegaralardir; agar siz tugunlar bo'yicha ajratish jarayonini kuzatsangiz, Ol chegarasiga tegishli tugunda yo'q qilish mezoniga erishilganda, bu tugun tegishli bo'lgan elementlar orasidagi bog'liqlik takrorlanish orqali buziladi. tugun - ajratuvchi chiziq ostida joylashgan elementlar uchun yangi raqam qo'shish. Bir tugun J- va ga, ikkinchisi esa 1 z ga tayinlanadi (3.10-rasm). Keyinchalik, 1 dan va tugun C ga, keyin esa C ga o'tadi. A p ga tayinlangan tugun darhol yoki bir necha qadamlardan so'ng to'sarning yuzasiga tushadi va C ga o'tadi, u erda ikki sababga ko'ra ajratilishi mumkin: dekolmanga etib borish mezon yoki B nuqtasiga yetganda, agar bu muammoni hal qilishda chipbreaker aniqlansa. Keyinchalik, agar uning oldidagi tugun allaqachon ochilgan bo'lsa, tugun G9 ga o'tadi.

Kesish kuchlarining eksperimental topilgan va hisoblangan qiymatlarini taqqoslash

Yuqorida aytib o'tilganidek, ishda bosqichma-bosqich yuklash usuli qo'llanilgan, uning mohiyati takozning butun yo'lini teng uzunlikdagi kichik segmentlarga bo'lishdir. Hisob-kitoblarning aniqligi va tezligini oshirish uchun ultra-kichik qadamlar o'rniga, chekli elementlar usulidan foydalanganda kontakt muammosini to'g'ri tavsiflash uchun zarur bo'lgan qadam hajmini kamaytirish uchun iterativ usul qo'llanildi. Tugunlar uchun ham geometrik shartlar, ham chekli elementlar uchun deformatsiya shartlari tekshiriladi.

Jarayon barcha mezonlarni tekshirish va eng kichik bosqichni kamaytirish koeffitsientini aniqlashga asoslanadi, shundan so'ng qadam qayta hisoblab chiqiladi va K 0,99 ga teng bo'lguncha davom etadi. Ba'zi mezonlar bir qator vazifalarda qo'llanilmasligi mumkin, barcha mezonlar quyida tavsiflanadi (Yomon rasm): 1. Materialning to'sar tanasiga kirishini taqiqlash - I\L 9" dan barcha tugunlarni tekshirish orqali erishiladi! 12 oldingi kesish yuzasi chegarasining kesishmasida. Harakatni bir qadamda chiziqli deb hisoblab, sirt va tugun o'rtasidagi aloqa nuqtasi topiladi va qadam o'lchamining qisqarish koeffitsienti aniqlanadi. Bosqich qayta hisoblab chiqiladi. 2. Ushbu bosqichda hosildorlik nuqtasidan o'tgan elementlar aniqlanadi va qadam uchun pasayish koeffitsienti aniqlanadi, shunda faqat bir nechta elementlar chegaradan "o'tadi". Bosqich qayta hisoblab chiqiladi. 3. GA bo'linish chizig'iga tegishli bo'lgan ma'lum bir hududdan ushbu bosqichda yo'q qilish mezonining qiymatidan oshib ketadigan tugunlar aniqlanadi. Bosqich uchun pasayish omili aniqlanadi, shunda faqat bitta tugun muvaffaqiyatsizlik mezonining qiymatidan oshadi. Bosqich qayta hisoblab chiqiladi. 3-bob. Kesish jarayonini matematik modellashtirish 4. Agar bu chegara ta'minlanmagan bo'lsa, A 6 dan birliklar uchun orqa kesish yuzasi orqali to'sar tanasiga materialning kirib borishini taqiqlash. 5. 1 8 tugunlari uchun ajralish sharti va B nuqtasida markazga o'tish, agar chipbreaker bilan hisoblashda ishlatiladigan shart tanlangan bo'lsa, ko'rsatilishi mumkin. 6. Agar kamida bitta elementdagi deformatsiya 25% dan ortiq bo'lsa, qadam o'lchami 25% deformatsiya chegarasiga kamayadi. Bosqich qayta hisoblab chiqiladi. 7. Qadam hajmini kamaytirishning minimal koeffitsienti aniqlanadi va agar u 0,99 dan kam bo'lsa, u holda qadam qayta hisoblab chiqiladi, aks holda keyingi shartlarga o'tish sodir bo'ladi. 8. Birinchi bosqich ishqalanishsiz hisoblanadi. Hisoblashdan so'ng, A 8 va C ga tegishli tugunlarning harakat yo'nalishlari topiladi, ishqalanish qo'shiladi va qadam qayta hisoblab chiqiladi, ishqalanish kuchining yo'nalishi saqlanadi. alohida kirish. Agar qadam ishqalanish bilan hisoblansa, u holda ishqalanish kuchi ta'sir qiladigan tugunlarning harakat yo'nalishi o'zgarganligi tekshiriladi. Agar u o'zgargan bo'lsa, unda bu birliklar oldingi chiqib ketish yuzasiga qattiq o'rnatiladi. Bosqich qayta hisoblab chiqiladi. 9. Agar qayta hisoblash emas, balki keyingi bosqichga o'tish amalga oshirilsa, u holda oldingi kesish yuzasiga yaqinlashadigan tugunlar ta'minlanadi - TUGUNLARNING 12 K A 8 dan O'TISHI 10. Agar keyingi bosqichga o'tish amalga oshirilsa va amalga oshirilmasa. qayta hisoblash, keyin 1 8 ga tegishli tugunlar uchun kesish kuchlari hisoblab chiqiladi va agar ular manfiy bo'lsa, u holda birlik ajralish imkoniyati uchun tekshiriladi, ya'ni. ajratish faqat eng yuqori bo'lgan taqdirdagina amalga oshiriladi. 11. Agar qayta hisoblash emas, balki keyingi bosqichga o'tish amalga oshirilsa, u holda AG ga tegishli tugun aniqlanadi, bu esa ushbu bosqichda yo'q qilish mezonining qiymatidan maqbul (kichik) qiymatga oshadi. Ajratish mexanizmini yoqish: bitta tugun o'rniga ikkitasi yaratiladi, biri - va, ikkinchisi 1 ga tegishli; maxsus algoritm yordamida tana tugunlarini qayta raqamlash. Keyingi bosqichga o'ting.

Mezonlarni (1-11) yakuniy amalga oshirish murakkabligi bilan ham, ularning yuzaga kelish ehtimoli va hisoblash natijalarini yaxshilashga real hissasi bilan ham farqlanadi. Mezon (1) ko'pincha hisoblashda kam sonli qadamlardan foydalanganda va juda kamdan-kam hollarda bir xil chuqurlikdagi ko'p sonli qadamlardan foydalanganda paydo bo'ladi. Biroq, bu mezon tugunlarning to'sar ichida "tushilishiga" imkon bermaydi, bu noto'g'ri natijalarga olib keladi. (9) ga binoan, tugunlar bir nechta qayta hisob-kitoblar paytida emas, balki keyingi bosqichga o'tish bosqichida o'rnatiladi.

(2) mezonni amalga oshirish barcha elementlar uchun eski va yangi kuchlanish intensivligi qiymatlarini solishtirish va maksimal intensivlik qiymatiga ega elementni aniqlashdan iborat. Ushbu mezon qadam hajmini oshirishga va shu bilan nafaqat hisoblash tezligini oshirishga, balki elementlarning elastik zonadan plastmassaga ommaviy o'tishi natijasida yuzaga keladigan xatoni kamaytirishga imkon beradi. Xuddi shunday mezon (4).

O'zaro ta'sir yuzasida haroratning keskin ko'tarilishi ta'sirisiz va chayqalish chiplari hosil bo'lgan namunada, kesish yuzasida yig'ilgan sirt hosil bo'lmagan holda, sof kesish jarayonini o'rganish uchun kesish tezligi taxminan. 0,33 mm/sek. talab qilinadi. Ushbu tezlikni maksimal deb hisoblasak, biz to'sarni 1 mm ga oldinga siljitish uchun 30 qadamni hisoblash kerakligini aniqlaymiz (0,1 vaqt oralig'ini hisobga olgan holda - bu jarayonning eng yaxshi barqarorligini ta'minlaydi). Sinov modelidan foydalangan holda hisoblashda, to'sarni 1 mm ga kiritishda, ilgari tavsiflangan mezonlardan foydalanishni hisobga olgan holda va ishqalanishni hisobga olmagan holda, 30 o'rniga 190 qadam qo'lga kiritildi. Bu oldindan qadam hajmining pasayishi bilan bog'liq. . Biroq, jarayon iterativ bo'lganligi sababli, aslida 419 qadam hisoblangan. Ushbu nomuvofiqlik qadam o'lchamining juda kattaligidan kelib chiqadi, bu esa mezonlarning iterativ tabiati tufayli qadam hajmining bir necha marta kamayishiga olib keladi. Shunday qilib. qadamlar sonining 30 ta o'rniga 100 tagacha dastlabki ko'payishi bilan hisoblangan qadamlar soni olindi - 344. 150 tagacha ko'tarilishi hisoblangan qadamlar sonining 390 tagacha ko'payishiga va shuning uchun o'sishga olib keladi. hisoblash vaqtida. Shunga asoslanib, chiplarni olib tashlash jarayonini modellashtirishda optimal qadamlar soni 1 mm kirish uchun 100 qadam, elementlar soni 600-1200 bo'lgan to'rning notekis bo'linishi deb taxmin qilish mumkin. Shu bilan birga, ishqalanishni hisobga olmagan holda, qadamlarning haqiqiy soni 1 mm uchun kamida 340, ishqalanishni hisobga olgan holda kamida 600 qadam bo'ladi.

“MECHANICS UDC: 539,3 A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin YUQORI TEZLIK ORTOGONAL JARAYONLARNING SONIY SIMULASYASI...”

TOMSK DAVLAT UNIVERSITETI AXBOROTASI

2009 yil Matematika va mexanika № 2(6)

MEXANIKA

A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin

JARAYONLARNING SONI SIMULATSIYASI

METALLARNI ORTOGONAL TEZLIKDA KESISH1

Cheklangan elementlar usuli yordamida metallarni yuqori tezlikda ortogonal kesish jarayonlari 1 – 200 m/s kesish tezligi diapazonida muhitning elastoplastik modeli doirasida raqamli o‘rganildi. Chig'anoqlarni ajratish mezoni sifatida kesish deformatsiyalarining o'ziga xos energiyasining chegaraviy qiymati ishlatilgan. Chip shakllanishi uchun qo'shimcha mezondan foydalanish zarurati aniqlandi, buning uchun mikrozararning o'ziga xos hajmining chegaraviy qiymati taklif qilindi.

Kalit so'zlar: yuqori tezlikda kesish, sonli modellashtirish, chekli elementlar usuli.

Jismoniy nuqtai nazardan, materiallarni kesish jarayoni to'sarning old yuzasida chiplarning ishqalanishi va asbobning orqa yuzasining kesish yuzasida ishqalanishi bilan birga keladigan kuchli plastik deformatsiya va yo'q qilish jarayonidir. yuqori bosim va sirpanish tezligi sharoitlari. Bu holda sarflangan mexanik energiya issiqlik energiyasiga aylanadi, bu esa o'z navbatida kesilgan qatlamning deformatsiyalanish shakllariga, kesish kuchlariga, asbobning aşınmasına va chidamliligiga katta ta'sir ko'rsatadi.

Zamonaviy mashinasozlik mahsulotlari yuqori quvvatli va ishlov berish qiyin bo'lgan materiallardan foydalanish, mahsulotlarning aniqligi va sifatiga bo'lgan talablarning keskin ortishi, kesish orqali olingan mashina qismlarining strukturaviy shakllarining sezilarli darajada murakkablashishi bilan ajralib turadi. Shuning uchun ishlov berish jarayoni doimiy takomillashtirishni talab qiladi. Hozirda eng ko'plaridan biri istiqbolli yo'nalishlar Bunday takomillashtirish yuqori tezlikda ishlov berishdir.

Ilmiy adabiyotlarda materiallarni yuqori tezlikda kesish jarayonlarining nazariy va eksperimental tadqiqotlari juda kam taqdim etilgan. Yuqori tezlikda kesish paytida haroratning materialning mustahkamlik xususiyatlariga ta'sirini eksperimental va nazariy tadqiqotlarning individual misollari mavjud. Nazariy jihatdan, materiallarni kesish muammosi ortogonal kesishning bir qator analitik modellarini yaratishda eng katta rivojlanishni oldi. Biroq, muammoning murakkabligi va materiallarning xususiyatlarini, issiqlik va inertial ta'sirlarni to'liqroq hisobga olish zarurati Rossiya fundamental tadqiqotlar jamg'armasining moliyaviy ko'magida amalga oshirilayotgan ishlarga olib keldi (loyihalar 07-08-00037). , 08-08-12055), Rossiya fundamental tadqiqotlar jamg'armasi va Tomsk viloyati ma'muriyati (loyiha 09-08-99059), Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi AVTsP doirasida "Ilmiy tadqiqotlarni rivojlantirish. oliy ta’lim salohiyati” (2.1.1/5993-loyiha).

110 A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin raqamli usullardan foydalangan, ulardan ko'rib chiqilayotgan muammoga nisbatan chekli elementlar usuli eng keng tarqalgan.

–  –  –

Mie-Grüneisen tipidagi holat tenglamasi yordamida hisoblab chiqiladi, bunda koeffitsientlar Gyugoniot zarbasi adiabatik konstantalari a va b asosida tanlanadi.

Konstitutsiyaviy munosabatlar kuchlanish deviatori va deformatsiya tezligi tensorining komponentlarini bog'laydi va Jaumann hosilasidan foydalanadi. Plastik oqimni tasvirlash uchun Mises shartidan foydalaniladi. Muhitning mustahkamlik xususiyatlarining (kesish moduli G va dinamik oqim kuchi) haroratga va materialning shikastlanish darajasiga bog'liqligi hisobga olinadi.

Ish qismidan chiplarni ajratish jarayonini modellashtirish ishlov beriladigan qismning hisoblangan elementlarini yo'q qilish mezonidan foydalangan holda amalga oshirildi va eroziya tipidagi materialni yo'q qilishni simulyatsiya modellashtirishga o'xshash yondashuv qo'llanildi. Eshning o'ziga xos siljish kuchlanishining chegaraviy qiymati sinish mezoni sifatida ishlatilgan - chiplarni ajratish mezoni.

Ushbu energiyaning joriy qiymati quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

D Esh = Sij ij (5) dt Kesish deformatsiyalarining solishtirma energiyasining kritik qiymati o'zaro ta'sir sharoitlariga bog'liq bo'lib, dastlabki zarba tezligi funksiyasi bilan belgilanadi:

c Esh = ash + bsh 0, (6) c bu yerda kul, bsh moddiy konstantalar. Esh Esh hisoblash katakchasida bo'lsa, bu hujayra yo'q qilingan hisoblanadi va keyingi hisob-kitoblardan o'chiriladi va qo'shni hujayralarning parametrlari saqlash qonunlarini hisobga olgan holda o'rnatiladi. Sozlash vayron qilingan elementning massasini ushbu elementga tegishli bo'lgan tugunlarning massasidan olib tashlashdan iborat. Agar bu holda har qanday hisoblash tugunining massasi nolga teng bo'lsa, u holda bu tugun yo'q qilingan hisoblanadi va keyingi hisob-kitoblardan ham olib tashlanadi.

Hisoblash natijalari 1 dan 200 m / s gacha tezlikni kesish uchun hisob-kitoblar amalga oshirildi. Asbobning ishchi qismining o'lchamlari: ustki chetining uzunligi 1,25 mm, yon qirrasi 3,5 mm, tirgak burchagi 6 °, orqa burchak 6 °. Qayta ishlangan po'lat plitalar qalinligi 5 mm, uzunligi 50 mm va kesish chuqurligi 1 mm bo'lgan. Ish qismining materiali St3 po'latdir, asbobning ishchi qismining materiali bor nitridining zich modifikatsiyasidir.

Ishlov beriladigan material konstantalarining quyidagi qiymatlari ishlatilgan: 0 = 7850 kg / m3, a = 4400 m / s, b = 1,55, G0 = 79 GPa, 0 = 1,01 GPa, V1 = 9,2 10-6 m3 / kg , V2 = 5,7 10-7 m3/kg, Kf = 0,54 m s/kg, Pk = –1,5 GPa, kul = 7 104 J/kg, bsh = 1,6 ·103 m/s. Asbobning ishchi qismining materiali 0 = 3400 kg / m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, 0 = 0, G0 = 330 GPa konstantalar bilan tavsiflanadi, bu erda K1, K2, K3 doimiylardir. Mie - Grüneisen ko'rinishidagi holat tenglamasining.

To'sar 10 m/s tezlikda harakat qilganda chip hosil bo'lish jarayonini hisoblash natijalari rasmda keltirilgan. 1. Hisob-kitoblardan kelib chiqadiki, kesish jarayoni kesuvchi uchi yaqinida ishlov beriladigan buyumning kuchli plastik deformatsiyasi bilan birga keladi, bu esa chiplar hosil bo'lganda, kesishning dastlabki shaklining kuchli buzilishiga olib keladi. kesish chizig'i bo'ylab joylashgan dizayn elementlari. Ushbu ishda chiziqli uchburchak elementlardan foydalaniladi, ular hisob-kitoblarda zarur bo'lgan kichik vaqt qadami bilan sezilarli deformatsiya bo'lgan taqdirda hisoblashning barqarorligini ta'minlaydi,

–  –  –

Guruch. 1. Kesuvchi asbob 10 m/s tezlikda harakat qilganda 1,9 ms (a) va 3,8 ms (b) vaqtlarda chip, ishlov beriladigan qism va kesuvchi asbobning ishchi qismi shakli. Yuqori tezlikdagi ortogonal kesish jarayonlarini raqamli modellashtirish 113 ajralish mezoni bajarilmaguncha talaşlar. 10 m / s va undan past tezlikda kesishda namunada chiplarni ajratish mezoni o'z vaqtida ishga tushmaydigan joylar paydo bo'ladi (1-rasm, a), bu qo'shimcha mezondan foydalanish yoki ishlatilganni almashtirish zarurligini ko'rsatadi. yangi mezon bilan.

Bundan tashqari, chip hosil bo'lish mezonini sozlash zarurati chip yuzasining shakli bilan ko'rsatiladi.

Shaklda. 2-rasmda kesish boshlangandan keyin 1,4 ms vaqt oralig'ida 25 m/s tezlikda kesish deformatsiyalarining harorat (K da) va solishtirma energiyasi (kJ/kg) maydonlari ko'rsatilgan. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, harorat maydoni siljish deformatsiyalarining o'ziga xos energiyasi maydoni bilan deyarli bir xil bo'lib, bu 1520 ga teng ekanligini ko'rsatadi.

–  –  –

Guruch. 3. Kesuvchi 25 m/s tezlikda harakat qilganda 1,4 ms vaqtida mikrozararlarning solishtirma hajmi (sm3/g) maydonlari Yuqori tezlikdagi ortogonal kesish jarayonlarini raqamli modellashtirish 115 Xulosa Yuqori tezlikdagi jarayonlar. metallarni ortogonal kesish 1 – 200 m/s kesish tezligi diapazonida elastoplastik model muhiti doirasida chekli elementlar usuli bilan sonli o‘rganildi.

Olingan hisob-kitob natijalariga ko'ra, o'ta yuqori kesish tezligida kesish deformatsiyalari va haroratlarning o'ziga xos energiyasi darajasining chiziqlari taqsimotining tabiati 1 m / s tezlikdagi kesish tezligi bilan bir xil ekanligi aniqlandi. , va rejimdagi sifat farqlari faqat asbob bilan aloqada bo'lgan tor qatlamda yuzaga keladigan ishlov beriladigan materialning erishi, shuningdek asbobning ishchi qismi materialining mustahkamlik xususiyatlarining buzilishi tufayli yuzaga kelishi mumkin. .

Jarayon parametri aniqlandi - mikrozararning o'ziga xos hajmi - uning chegaraviy qiymati chip shakllanishi uchun qo'shimcha yoki mustaqil mezon sifatida ishlatilishi mumkin.

ADABIYOT

1. Petrushin S.I. Kesish asboblarining ishchi qismining optimal dizayni // Tomsk: Tom nashriyoti. Politexnika universiteti, 2008. 195 b.

2. Sutter G., Ranc N. Yuqori tezlikda ortogonal kesish paytida chipdagi harorat maydonlari - Eksperimental tekshiruv // Int. J. Mashina asboblari va ishlab chiqarish. 2007. Yo'q. 47. B. 1507 – 1517 yillar.

3. Miguelez H., Zaera R., Rusinek A., Moufki A. va Molinari A. Ortogonal kesishning raqamli modellanishi: kesish shartlari va ajratish mezonining ta'siri // J. Fizik. 2006. V. IV. Yo'q. 134.

4. Hortig C., Svendsen B. Yuqori tezlikda kesish paytida chip shakllanishini simulyatsiya qilish // J. Materiallarni qayta ishlash texnologiyasi. 2007. Yo'q. 186. B. 66 – 76.

5. Kempbell C.E., Bendersky L.A., Boettinger W.J., Ivester R. Yuqori tezlikda ishlov berish natijasida ishlab chiqarilgan AlT651 chiplari va ish qismlarining mikrostrukturaviy tavsifi // Materials Science and Engineering A. 2006. No. 430. B. 15 – 26.

6. Zelepugin S.A., Konyaev A.A., Sidorov V.N. va boshqalar Zarrachalar guruhining kosmik kemalarni himoya qilish elementlari bilan to'qnashuvini eksperimental va nazariy jihatdan o'rganish // Koinot tadqiqotlari. 2008. T. 46. No 6. B. 559 – 570.

7. Zelepugin S.A., Zelepugin A.S. Bir guruh jismlarning yuqori tezlikda ta'sirida to'siqlarni yo'q qilishni modellashtirish // Kimyoviy fizika. 2008. T. 27. No 3. B. 71 – 76.

8. Ivanova O.V., Zelepugin S.A. Shok to'lqinini siqish paytida aralashmaning tarkibiy qismlarining qo'shma deformatsiyasining holati // TSU axborotnomasi. Matematika va mexanika. 2009. № 1(5).

9. Kanel G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Zarba to'lqinli yuk ostida materiallarning mexanik xususiyatlarini o'rganish // Izvestiya RAS. MTT. 1999. No 5. B. 173 – 188.

10. Zelepugin S.A., Shpakov S.S. Ikki qatlamli to'siqli bor karbid - titanium qotishmasini yuqori tezlikda ta'sir qilishda yo'q qilish // Izv. universitetlar Fizika. 2008. № 8/2. 166 – 173-betlar.

11. Gorelskiy V.A., Zelepugin S.A. Yo'q qilish va harorat ta'sirini hisobga olgan holda STM asbobi yordamida metallarni ortogonal kesishni o'rganish uchun chekli elementlar usulini qo'llash. // O'ta qattiq materiallar. 1995. No 5. B. 33 – 38.

MUALFOLAR HAQIDA MA'LUMOT:

Shunga o'xshash ishlar:

“APT huquqiy brifing seriyasi Milliy inson huquqlari institutlari milliy oldini olish mexanizmlari sifatida: imkoniyatlar va muammolar, 2013 yil dekabr Kirish BMT Qiynoqlarga qarshi Konventsiyasiga (OPCAT) fakultativ protokoli xalqaro organ tomonidan qamoqda saqlash joylariga tashrif buyurishga asoslangan qiynoqlarning oldini olish tizimini o'rnatadi. Quyi qo'mita, Va milliy tashkilotlar milliy profilaktika mexanizmlari. Davlatlar bir yoki bir nechta mavjud yoki ... berish huquqiga ega.

“Ilmiy kengash: 30-yanvardagi yig‘ilish natijalari 30-yanvar kuni Sankt-Peterburg davlat universiteti Ilmiy kengashining yig‘ilishida Sankt-Peterburg universiteti medali, 2011-yilgi tanlov g‘oliblarining sertifikatlari topshirildi. davlat yordami yosh rossiyalik olimlar-fan nomzodlari, Sankt-Peterburg davlat universitetining faxriy professori unvonlarini berish, ilmiy ishlar uchun Sankt-Peterburg davlat universiteti mukofotlarini berish, ilmiy unvonlar berish, kafedra mudirlarini saylash va ilmiy va pedagogik xodimlar uchun tanlov o'tkazish. Ilmiy ishlar bo‘yicha prorektor Nikolay Skvortsov...”.

"1. Umumiy qoidalar Iqtidorli yosh tadqiqotchilarni aniqlash va qo'llab-quvvatlash, ilmiy yoshlarning kasbiy o'sishiga ko'maklashish, Rossiya Fanlar akademiyasi, Rossiyaning boshqa muassasalari, tashkilotlari yosh olimlari va oliy o'quv yurtlari talabalarining ijodiy faoliyatini rag'batlantirish maqsadida. ta'lim muassasalari Rossiya olib borishda ilmiy tadqiqot Rossiya Fanlar akademiyasi har yili eng yaxshilarni taqdirlaydi ilmiy ishlar Rossiya Fanlar akademiyasi, Rossiyaning boshqa muassasalari, tashkilotlari yosh olimlari uchun har biri 50 000 rubl mukofot bilan 19 ta medal va 19 ta medal...”.

INSON HUQUQLARI QO'MITI IRKI KIMSITISHNI BERISH BO'YICHA Faktlar varaqasi №12 Inson huquqlari bo'yicha Butunjahon kampaniyasi. Unda ko'rib chiqilayotgan yoki alohida qiziqish uyg'otadigan inson huquqlariga oid ba'zi muammolar yoritilgan. Inson huquqlari: Faktlar bayoni nashri eng keng auditoriya uchun mo'ljallangan; uning maqsadi targ'ib qilishdir ... "

“3-ma'ruza BOZOR VA DAVLAT TARTIBINI DAVLAT TARTIBIYOTI Davlat o'ziga xos turdagi tartibli zo'ravonliklarni keng miqyosda olib boradigan yagona tashkilotdir. Myurrey Rothbard7 Men har doim bozor mexanizmining ham, davlatning ham cheklovlari va muvaffaqiyatsizliklarini tan olib, davlat roli haqida muvozanatli qarashni yoqlab kelganman, lekin har doim ular hamkorlikda ishlaydi deb faraz qilganman. Jozef Stiglitz8 Asosiy savollar: 3.1. Bozorning fiaskosi yoki muvaffaqiyatsizliklari va davlatga bo'lgan ehtiyoj ... "

2016 www.site - “Bepul raqamli kutubxona- Ilmiy nashrlar"

Ushbu saytdagi materiallar faqat ma'lumot olish uchun joylashtirilgan, barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli.
Agar materialingiz ushbu saytda joylashtirilganiga rozi bo'lmasangiz, iltimos, bizga yozing, biz uni 1-2 ish kuni ichida o'chirib tashlaymiz.

V 0 z. H/L 1 (keng plastinka), bu erda N- qalinligi, L- ishlov beriladigan qismning uzunligi. Muammo harakatlanuvchi adaptiv Lagranj-Euler tarmog'ida bo'linish bilan chekli elementlar usulidan foydalangan holda va aniq-yomon tenglama integratsiya sxemalaridan foydalangan holda hal qilindi...

Ishda chekli elementlar usulidan foydalangan holda, doimiy tezlikda harakatlanadigan mutlaqo qattiq kesgich bilan elastoviskoplastik plastinkani (ish qismini) kesishning beqaror jarayonining uch o'lchovli simulyatsiyasi amalga oshirildi. V 0 to'sar yuzining turli moyilliklarida a (1-rasm). Simulyatsiya elastoviskoplastik materialning birlashtirilgan termomexanik modeli asosida amalga oshirildi. Ishlov beriladigan materialning issiqlik o'tkazuvchanligini hisobga olgan holda adiabatik kesish jarayoni va rejimini taqqoslash berilgan. Kesish jarayonini parametrik o'rganish ishlov beriladigan qismning va kesish asbobining geometriyasini, kesish tezligi va chuqurligini, shuningdek ishlov beriladigan materialning xususiyatlarini o'zgartirganda amalga oshirildi. Ish qismining qalinligi eksa yo'nalishi bo'yicha o'zgarib turardi z. Stressli holat tekis kuchlanishli I =dan o'zgardi H/L 1 (keng plastinka), bu erda N- qalinligi, L- ishlov beriladigan qismning uzunligi. Muammo harakatlanuvchi adaptiv Lagranj-Euler to'rida bo'linish bilan chekli elementlar usulidan foydalangan holda va aniq-yo'riqchi tenglama integratsiya sxemalaridan foydalangan holda hal qilindi. Ko'rsatilgandek, masalani uch o'lchovli formulada raqamli modellashtirish uzluksiz chiplarning shakllanishi bilan kesish jarayonlarini, shuningdek, chiplarni alohida bo'laklarga yo'q qilish bilan o'rganish imkonini beradi. Ortogonal kesish (a = 0) holatida ushbu hodisaning mexanizmi zarar modellarini jalb qilmasdan, adiabatik kesish bantlarining shakllanishi bilan termal yumshatilish bilan izohlanishi mumkin. O'tkirroq kesgich bilan kesishda (a burchagi katta), termal va strukturaviy yumshatilishning birlashtirilgan modelini qo'llash kerak. Masalaning turli geometrik va fizik parametrlari uchun kesgichga ta'sir qiluvchi kuchning bog'liqliklari olingan. Kvazimonotonik va tebranish rejimlarining mumkinligi ko'rsatilgan va ularning fizik tushuntirishlari berilgan.

TOMSK DAVLAT UNIVERSITETI AXBOROTASI Matematika va mexanika

MEXANIKA

A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin

METAL JARAYONLARINI YUQORI TEZLIKDA ORTOGONAL KESISHNI SONIY SIMULATIYASI1

Cheklangan elementlar usuli yordamida metallarni yuqori tezlikda ortogonal kesish jarayonlari 1 - 200 m/s kesish tezligi diapazonida muhitning elastoplastik modeli doirasida raqamli o'rganildi. Chig'anoqlarni ajratish mezoni sifatida kesish deformatsiyalarining o'ziga xos energiyasining chegaraviy qiymati ishlatilgan. Chip shakllanishi uchun qo'shimcha mezondan foydalanish zarurati aniqlandi, buning uchun mikrozararning o'ziga xos hajmining chegaraviy qiymati taklif qilindi.

Kalit so'zlar: yuqori tezlikda kesish, sonli modellashtirish, chekli elementlar usuli.

Jismoniy nuqtai nazardan, materiallarni kesish jarayoni to'sarning old yuzasida chiplarning ishqalanishi va asbobning orqa yuzasining kesish yuzasida ishqalanishi bilan birga keladigan kuchli plastik deformatsiya va yo'q qilish jarayonidir. yuqori bosim va sirpanish tezligi sharoitlari. Bu holda sarflangan mexanik energiya issiqlik energiyasiga aylanadi, bu esa o'z navbatida kesilgan qatlamning deformatsiyalanish shakllariga, kesish kuchlariga, asbobning aşınmasına va chidamliligiga katta ta'sir ko'rsatadi.

Zamonaviy mashinasozlik mahsulotlari yuqori quvvatli va ishlov berish qiyin bo'lgan materiallardan foydalanish, mahsulotlarning aniqligi va sifatiga bo'lgan talablarning keskin ortishi, kesish orqali olingan mashina qismlarining strukturaviy shakllarining sezilarli darajada murakkablashishi bilan ajralib turadi. Shuning uchun ishlov berish jarayoni doimiy takomillashtirishni talab qiladi. Hozirgi vaqtda bunday takomillashtirishning eng istiqbolli yo'nalishlaridan biri yuqori tezlikda qayta ishlashdir.

Ilmiy adabiyotlarda materiallarni yuqori tezlikda kesish jarayonlarining nazariy va eksperimental tadqiqotlari juda kam taqdim etilgan. Yuqori tezlikda kesish paytida haroratning materialning mustahkamlik xususiyatlariga ta'sirini eksperimental va nazariy tadqiqotlarning individual misollari mavjud. Nazariy jihatdan, materiallarni kesish muammosi ortogonal kesishning bir qator analitik modellarini yaratishda eng katta rivojlanishni oldi. Biroq, muammoning murakkabligi va materiallarning xususiyatlarini, issiqlik va inertial ta'sirlarni to'liqroq hisobga olish zarurati

1 Ish Rossiya fundamental tadqiqotlar jamg'armasi (loyihalar 07-08-00037, 08-08-12055), Rossiya fundamental tadqiqotlar jamg'armasi va Tomsk viloyati ma'muriyati (loyiha 09-08) moliyaviy ko'magida amalga oshirildi. -99059), Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi AVTsP doirasida "Oliy ta'limning ilmiy salohiyatini rivojlantirish" (loyiha 2.1.1/5993).

sonli usullardan foydalanish, ulardan ko'rib chiqilayotgan masalaga nisbatan chekli elementlar usuli eng ko'p qo'llaniladi.

Ushbu ishda metallarni yuqori tezlikda kesish jarayonlari muhitning elastoplastik modeli doirasida ikki o'lchovli tekislik-deformatsiya formulasida sonli elementlar usuli bilan sonli o'rganiladi.

Raqamli hisob-kitoblar shikastlangan muhitning modelidan foydalanadi, unda yoriqlar paydo bo'lishi va rivojlanishi mumkin. Muhitning umumiy hajmi uning suyuqlik hajmini egallagan va zichligi pc bilan tavsiflangan buzilmagan qismidan, shuningdek, zichligi nolga teng deb qabul qilingan suyuqlik hajmini egallagan yoriqlardan iborat. Muhitning o'rtacha zichligi p = pc (Zhs / Zh) munosabati bilan kiritilgan parametrlarga bog'liq. Muhitning shikastlanish darajasi yoriqlarning solishtirma hajmi V/ = J//(J r) bilan tavsiflanadi.

Siqiladigan muhitning beqaror adiabatik (elastik deformatsiyada ham, plastik deformatsiya paytida ham) harakatini tavsiflovchi tenglamalar tizimi uzluksizlik, harakat, energiya tenglamalaridan iborat:

Bu yerda p - zichlik, r - vaqt, u - u komponentli tezlik vektori, sty = - (P+Q)5jj + Bu - kuchlanish tenzorining komponentlari, E - solishtirma ichki energiya, deformatsiyaning komponentlari. tezlik tensori, P = Pc (p /rs) - o'rtacha bosim, Rs - moddaning uzluksiz komponentidagi (buzilmagan qismidagi) bosim, 2 - sun'iy yopishqoqlik, Bu - kuchlanish deviator komponentlari.

"Bir nechta" sinishlarni modellashtirish faol turdagi sinishning kinetik modeli yordamida amalga oshiriladi:

Modelni yaratishda, materialning samarali o'ziga xos hajmi V bo'lgan potentsial yo'q qilish manbalarini o'z ichiga oladi, deb taxmin qilingan edi: valentlik bosimi Rc ma'lum bir kritik qiymatdan oshib ketganda yoriqlar (yoki teshiklar) hosil bo'ladi va o'sadi P = R)U\ /(U\ + V/ ), bu hosil bo'lgan mikrozararlarning o'sishi bilan kamayadi. VI, V2, Pk, K/ konstantalari namunaga tekis siqish impulslari yuklanganda orqa yuzaning tezligini qayd etish bo‘yicha hisob-kitoblar va tajribalar natijalarini solishtirish yo‘li bilan tanlangan. Xuddi shu moddiy konstantalar to'plami Pc belgisiga qarab yoriqlar yoki teshiklarning o'sishini ham, tushishini ham hisoblash uchun ishlatiladi.

Buzilmagan moddadagi bosim o'ziga xos hajm va o'ziga xos ichki energiyaning funktsiyasi hisoblanadi va yuklanish sharoitlarining barcha diapazonida aniqlanadi.

Muammoni shakllantirish

Shu(ri) = 0;

0 agar |Rs |< Р* или (Рс >P* va Y^ = 0),

^ = | - ya§p (Rs) k7 (Rs | - R*)(U2 + U7),

agar Rs< -Р* или (Рс >P* va Y^ > 0).

Mie-Grüneisen tipidagi holat tenglamasi yordamida hisoblab chiqiladi, bunda koeffitsientlar Gyugoniot zarbasi adiabatik konstantalari a va b asosida tanlanadi.

Konstitutsiyaviy munosabatlar kuchlanish deviatori va deformatsiya tezligi tensorining komponentlarini bog'laydi va Jaumann hosilasidan foydalanadi. Plastik oqimni tasvirlash uchun Mises shartidan foydalaniladi. Muhitning mustahkamlik xususiyatlarining (kesish moduli G va dinamik oqim kuchi o) haroratga va materialning shikastlanish darajasiga bog'liqligi hisobga olinadi.

Ish qismidan chiplarni ajratish jarayonini modellashtirish ishlov beriladigan qismning hisoblangan elementlarini yo'q qilish mezonidan foydalangan holda amalga oshirildi va eroziya tipidagi materialni yo'q qilishni simulyatsiya modellashtirishga o'xshash yondashuv qo'llanildi. Chig'anoq deformatsiyalarining o'ziga xos energiyasining chegaraviy qiymati Eshni yo'q qilish mezoni sifatida ishlatilgan - chiplarni ajratish mezoni. Ushbu energiyaning joriy qiymati quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Kesish deformatsiyalarining o'ziga xos energiyasining kritik qiymati o'zaro ta'sir shartlariga bog'liq va dastlabki zarba tezligi funktsiyasi bilan belgilanadi:

Esh = kul + bsh U0 , (6)

bu yerda kul, bsh moddiy konstantalar. Hisoblash katakchasida Esh > Esch bo'lsa, bu katak yo'q qilingan hisoblanadi va keyingi hisoblardan o'chiriladi va qo'shni hujayralar parametrlari saqlanish qonunlarini hisobga olgan holda o'rnatiladi. Sozlash vayron qilingan elementning massasini ushbu elementga tegishli bo'lgan tugunlarning massasidan olib tashlashdan iborat. Agar bu holda har qanday hisoblash birligining massasi bo'ladi

nolga aylanadi, keyin bu tugun yo'q qilingan deb hisoblanadi va keyingi hisob-kitoblardan ham olib tashlanadi.

Hisoblash natijalari

1 dan 200 m / s gacha tezlikni kesish uchun hisob-kitoblar amalga oshirildi. Asbobning ishchi qismining o'lchamlari: ustki chetining uzunligi 1,25 mm, yon qirrasi 3,5 mm, tirgak burchagi 6 °, orqa burchak 6 °. Qayta ishlangan po'lat plitalar qalinligi 5 mm, uzunligi 50 mm va kesish chuqurligi 1 mm bo'lgan. Ishlov beriladigan buyumning materiali St3 po'latdir, asbobning ishchi qismining materiali bor nitridining zich modifikatsiyasidir. Ishlov beriladigan material konstantalarining quyidagi qiymatlari ishlatilgan: p0 = 7850 kg/m3, a = 4400 m/s, b = 1,55, G0 = 79 GPa, o0 = 1,01 GPa, V = 9,2-10"6 m3/ kg, V2 = 5,7-10-7 m3/kg, K= 0,54 m-s/kg, Pk = -1,5 GPa, kul = 7-104 J/kg, bsh = 1,6 -10 m/s Ishchi qismining materiali. asbob p0 = 3400 kg/m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, y0 = 0, G0 = 330 GPa konstantalar bilan tavsiflanadi, bu erda K1, K2, K3 Miedagi holat tenglamasining konstantalari. - Grüneisen shakli.

To'sar 10 m/s tezlikda harakat qilganda chip hosil bo'lish jarayonini hisoblash natijalari rasmda keltirilgan. 1. Hisob-kitoblardan kelib chiqadiki, kesish jarayoni kesuvchi uchi yaqinida ishlov beriladigan buyumning kuchli plastik deformatsiyasi bilan birga keladi, bu esa chiplar hosil bo'lganda, kesishning dastlabki shaklining kuchli buzilishiga olib keladi. kesish chizig'i bo'ylab joylashgan dizayn elementlari. Ushbu ishda chiziqli uchburchak elementlardan foydalaniladi, ular hisob-kitoblarda zarur bo'lgan kichik vaqt qadami bilan sezilarli deformatsiya bo'lgan taqdirda hisoblashning barqarorligini ta'minlaydi,

Guruch. 1. Kesuvchi 10 m/s tezlikda harakat qilganda 1,9 ms (a) va 3,8 ms (b) vaqtlarda chip, ishlov beriladigan qism va kesuvchi asbobning ishchi qismining shakli.

chipni ajratish mezoni bajarilmaguncha. 10 m / s va undan past tezlikda kesishda namunada chiplarni ajratish mezoni o'z vaqtida ishga tushmaydigan joylar paydo bo'ladi (1-rasm, a), bu qo'shimcha mezondan foydalanish yoki ishlatilganni almashtirish zarurligini ko'rsatadi. yangi mezon bilan. Bundan tashqari, chip hosil bo'lish mezonini sozlash zarurati chip yuzasining shakli bilan ko'rsatiladi.

Shaklda. 2-rasmda kesish boshlangandan keyin 1,4 ms vaqt oralig'ida 25 m/s tezlikda kesish deformatsiyalarining harorat (K da) va solishtirma energiyasi (kJ/kg) maydonlari ko'rsatilgan. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, harorat maydoni kesish deformatsiyalarining o'ziga xos energiyasi maydoni bilan deyarli bir xil bo'ladi, bu shuni ko'rsatadiki,

Guruch. 2. Kesuvchi 25 m/s tezlikda harakat qilganda 1,4 ms vaqtdagi harorat (a) va kesish deformatsiyalarining solishtirma energiyasi (b) maydonlari va izolalari.

Yuqori tezlikda kesish paytida harorat rejimi asosan ishlov beriladigan materialning plastik deformatsiyasi bilan belgilanadi. Bunday holda, chiplardagi maksimal harorat qiymatlari 740 K dan oshmaydi, ishlov beriladigan qismda -640 K. Kesish jarayonida to'sarda sezilarli darajada yuqori haroratlar paydo bo'ladi (2-rasm, a), bu esa quyidagilarga olib kelishi mumkin. uning mustahkamlik xususiyatlarining buzilishi.

Hisoblash natijalari shaklda keltirilgan. 3-rasm shuni ko'rsatadiki, to'sar oldidagi mikrozararlarning o'ziga xos hajmidagi gradient o'zgarishlar kesish shtammlari yoki harorat energiyasidagi o'zgarishlarga qaraganda ancha aniqroqdir, shuning uchun hisob-kitoblarda mikrozararlarning o'ziga xos hajmining chegaraviy qiymatidan foydalanish mumkin (mustaqil ravishda). yoki qo'shimcha ravishda) hisob-kitoblarda chiplarni ajratish mezoni sifatida.

0,1201 0,1101 0,1001 0,0901 0,0801 0,0701 0,0601 0,0501 0,0401 0,0301 0,0201 0,0101

Guruch. 3. Kesuvchi 25 m/s tezlikda harakat qilganda 1,4 ms vaqtdagi mikrozararlarning solishtirma hajmi (sm/g) maydonlari.

Xulosa

Cheklangan elementlar usuli yordamida metallarni yuqori tezlikda ortogonal kesish jarayonlari 1 - 200 m/s kesish tezligi diapazonida muhitning elastoplastik modeli doirasida raqamli o'rganildi.

Olingan hisob-kitob natijalariga ko'ra, o'ta yuqori kesish tezligida kesish deformatsiyalari va haroratlarning o'ziga xos energiyasi darajasining chiziqlari taqsimotining tabiati 1 m / s tezlikdagi kesish tezligi bilan bir xil ekanligi aniqlandi. , va rejimdagi sifat farqlari faqat asbob bilan aloqada bo'lgan tor qatlamda yuzaga keladigan ishlov beriladigan materialning erishi, shuningdek asbobning ishchi qismi materialining mustahkamlik xususiyatlarining buzilishi tufayli yuzaga kelishi mumkin. .

Jarayon parametri aniqlandi - mikrozararning o'ziga xos hajmi - uning chegaraviy qiymati chip shakllanishi uchun qo'shimcha yoki mustaqil mezon sifatida ishlatilishi mumkin.

ADABIYOT

1. Petrushin S.I. Kesish asboblarining ishchi qismining optimal dizayni // Tomsk: Tom nashriyoti. Politexnika universiteti, 2008. 195 b.

2. Sutter G., Ranc N. Yuqori tezlikda ortogonal kesish paytida chipdagi harorat maydonlari - Eksperimental tekshiruv // Int. J. Mashina asboblari va ishlab chiqarish. 2007. Yo'q. 47. B. 1507 - 1517 yillar.

3. Miguelez H., Zaera R., Rusinek A., Moufki A. va Molinari A. Ortogonal kesishning raqamli modellanishi: kesish shartlari va ajratish mezonining ta'siri // J. Fizik. 2006. V. IV. Yo'q. 134. B. 417 - 422.

4. Hortig C., Svendsen B. Yuqori tezlikda kesish paytida chip shakllanishini simulyatsiya qilish // J. Materiallarni qayta ishlash texnologiyasi. 2007. Yo'q. 186. B. 66 - 76.

5. Kempbell C.E., Bendersky L.A., Boettinger W.J., Ivester R. Yuqori tezlikda ishlov berish natijasida ishlab chiqarilgan Al-7075-T651 chiplari va ish qismlarining mikrostrukturaviy tavsifi // Materials Science and Engineering A. 2006. No. 430. B. 15 - 26.

6. Zelepugin S.A., Konyaev A.A., Sidorov V.N. va boshqalar Zarrachalar guruhining kosmik kemalarni himoya qilish elementlari bilan to'qnashuvini eksperimental va nazariy jihatdan o'rganish // Koinot tadqiqotlari. 2008. T. 46. No 6. B. 559 - 570.

7. Zelepugin S.A., Zelepugin A.S. Bir guruh jismlarning yuqori tezlikda ta'sirida to'siqlarni yo'q qilishni modellashtirish // Kimyoviy fizika. 2008. T. 27. No 3. B. 71 - 76.

8. Ivanova O.V., Zelepugin S.A. Shok to'lqinini siqish paytida aralashmaning tarkibiy qismlarining qo'shma deformatsiyasining holati // TSU axborotnomasi. Matematika va mexanika. 2009. № 1(5). 54-61-betlar.

9. Kanel G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Zarba to'lqinli yuk ostida materiallarning mexanik xususiyatlarini o'rganish // Izvestiya RAS. MTT. 1999. No 5. B. 173 - 188.

10. Zelepugin S.A., Shpakov S.S. Ikki qatlamli to'siqli bor karbid - titanium qotishmasini yuqori tezlikda zarba ostida yo'q qilish // Izv. universitetlar Fizika. 2008. № 8/2. 166-173-betlar.

11. Gorelskiy V.A., Zelepugin S.A. Destruktsiya va harorat ta'sirini hisobga olgan holda STM asbobi bilan metallarni ortogonal kesishni o'rganish uchun chekli elementlar usulini qo'llash.O'ta qattiq materiallar. 1995. No 5. B. 33 - 38.

SHIPACHEV Aleksandr Nikolaevich - Tomsk davlat universitetining fizika-texnika fakulteti aspiranti. Email: [elektron pochta himoyalangan]

ZELEPUGIN Sergey Alekseevich - fizika-matematika fanlari doktori, Tomsk davlat universiteti fizika-texnika fakulteti Deformatsiyalanuvchi qattiq jismlar mexanikasi kafedrasi professori, Tomsk RAS SB ilmiy markazi strukturaviy makrokinetika kafedrasi katta ilmiy xodimi. Email: [elektron pochta himoyalangan], [elektron pochta himoyalangan]

QATTIQ MEXANIKA<3 2008

© 2008 V.N. KUQUDJANOV, A.L. LEVITIN

ELASTOVISKOPLASTIK MATERIALLARNI KESISH JARAYONLARINING UCH OLAMLI FORMULASYONDAGI SON SIMULASYASI

Bu ishda to'sar yuzining turli egilishlarida a (1-rasm) doimiy tezlikda V0 harakatlanuvchi absolyut qattiq kesgich bilan elastoviskoplastik plastinani (ish qismini) kesishning beqaror jarayonining uch o'lchovli simulyatsiyasi amalga oshirildi. chekli elementlar usuli. Simulyatsiya elastoviskoplastik materialning birlashtirilgan termomexanik modeli asosida amalga oshirildi. Ishlov beriladigan materialning issiqlik o'tkazuvchanligini hisobga olgan holda adiabatik kesish jarayoni va rejimini taqqoslash berilgan. Kesish jarayonini parametrik o'rganish ishlov beriladigan qismning va kesish asbobining geometriyasini, kesish tezligi va chuqurligini, shuningdek ishlov beriladigan materialning xususiyatlarini o'zgartirganda amalga oshirildi. Ish qismining qalinligi z o'qi yo'nalishi bo'yicha o'zgargan.Stress holati tekis kuchlanishdan H = H/L o'zgargan.< 1 (тонкая пластина) до плоскодеформируе-мого H >1 (keng plastinka), bu erda H - qalinligi, L - ishlov beriladigan qismning uzunligi. Muammo harakatlanuvchi adaptiv Lagranj-Euler to'rida bo'linish bilan chekli elementlar usulidan foydalangan holda va aniq-yo'riqchi tenglama integratsiya sxemalaridan foydalangan holda hal qilindi. Ko'rsatilgandek, masalani uch o'lchovli formulada raqamli modellashtirish uzluksiz chiplarning shakllanishi bilan kesish jarayonlarini, shuningdek, chiplarni alohida bo'laklarga yo'q qilish bilan o'rganish imkonini beradi. Ortogonal kesish (a = 0) holatida ushbu hodisaning mexanizmi zarar modellarini jalb qilmasdan, adiabatik kesish bantlarining shakllanishi bilan termal yumshatilish bilan izohlanishi mumkin. O'tkirroq kesgich bilan kesishda (a burchagi katta), termal va strukturaviy yumshatilishning birlashtirilgan modelini qo'llash kerak. Masalaning turli geometrik va fizik parametrlari uchun kesgichga ta'sir qiluvchi kuchning bog'liqliklari olingan. Kvazimonotonik va tebranish rejimlarining mumkinligi ko'rsatilgan va ularning fizik tushuntirishlari berilgan.

1.Kirish. Kesish jarayonlari deformatsiyalanishi qiyin bo'lgan materiallarni burilish va ishlov berishda muhim rol o'ynaydi frezalash mashinalari. Mexanik ishlov berish - titan-alyuminiy va molibden qotishmalari kabi deformatsiyalanishi qiyin bo'lgan materiallardan murakkab profil qismlarini ishlab chiqarishda xarajatlarni aniqlaydigan asosiy operatsiya. Ularni kesishda chiplar hosil bo'ladi, ular alohida bo'laklarga (chiplarga) bo'linishi mumkin, bu kesilgan materialning silliq bo'lmagan yuzasiga va to'sarga juda notekis bosimga olib keladi. Yuqori tezlikda kesish jarayonida ishlov beriladigan materialning harorat va kuchlanish-deformatsiya holatlari parametrlarini eksperimental aniqlash juda qiyin. Muqobil jarayonni raqamli modellashtirish, bu jarayonning asosiy xususiyatlarini tushuntirish va kesish mexanizmini batafsil o'rganish imkonini beradi. Chip shakllanishi va yo'q qilish mexanizmini fundamental tushunish samarali kesish uchun muhimdir. Matematika

Kesish jarayonini klinik modellashtirish katta deformatsiyalarni, deformatsiya tezligini va materialning termal yumshatilishiga va yo'q qilinishiga olib keladigan plastik deformatsiyaning tarqalishi tufayli isitishni hisobga olishni talab qiladi.

20-asrning o'rtalaridan boshlab tadqiqotlar olib borilgan bo'lsa-da, bu jarayonlarning aniq echimi hali olinmagan. Birinchi ishlar eng oddiy qattiq-plastmassa hisoblash sxemasiga asoslangan edi. Biroq, qattiq-plastik tahlil asosida olingan natijalar moddiy protsessorlarni ham, nazariyotchilarni ham qoniqtira olmadi, chunki bu model berilgan savollarga javob bermadi. Adabiyotda materialni termomexanik yumshatish jarayonida chiplarning hosil bo'lishi, yo'q qilinishi va parchalanishining chiziqli bo'lmagan ta'sirini hisobga olgan holda fazoviy formulada ushbu muammoni hal qilish yo'q.

So'nggi bir necha yil ichida raqamli modellashtirish tufayli ushbu jarayonlarni o'rganishda ma'lum yutuqlarga erishildi. Kesish burchagi, qism va to'sarning termomexanik xossalari, parchalanish mexanizmining chiplarning hosil bo'lishi va yo'q qilinishiga ta'siri bo'yicha tadqiqotlar olib borildi. Biroq, aksariyat ishlarda kesish jarayoni sezilarli cheklovlar ostida ko'rib chiqildi: muammoning ikki o'lchovli formulasi (tekislik deformatsiyasi) qabul qilindi; turg'un bo'lmagan jarayonning dastlabki bosqichining to'sarga ta'sir qiluvchi kuchga ta'siri hisobga olinmagan; vayronagarchilik oldindan belgilangan interfeys bo'ylab sodir bo'lishi taxmin qilingan. Bu cheklovlarning barchasi bizga kesishni to'liq o'rganishga imkon bermadi va ba'zi hollarda jarayonning o'zi mexanizmini noto'g'ri tushunishga olib keldi.

Bundan tashqari, eksperimental tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki so'nggi yillar, yuqori kuchlanish tezligida e > 105-106 s-1, ko'plab materiallar dislokatsiya harakati mexanizmini qayta qurish bilan bog'liq bo'lgan anomal haroratga bog'liqligini ko'rsatadi. Issiqlik tebranish mexanizmi fonon qarshilik mexanizmi bilan almashtiriladi, buning natijasida material qarshiligining haroratga bog'liqligi to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshi bo'ladi: harorat oshishi bilan materialning mustahkamlanishi ortadi. Bunday ta'sirlar yuqori tezlikda kesish vaqtida katta muammolarga olib kelishi mumkin. Bu muammolar bugungi kungacha adabiyotlarda umuman o‘rganilmagan. Yuqori tezlikdagi jarayonni modellashtirish, materiallarning viskoplastik harakatining murakkab bog'liqliklarini hisobga oladigan va birinchi navbatda, yoriqlar hosil bo'lishi va deformatsiyalanadigan materialning zarralari va bo'laklarining parchalanishi bilan zarar va buzilishlarni hisobga olgan holda modellarni ishlab chiqishni talab qiladi. . Ro'yxatdagi barcha narsalarni hisobga olish uchun

8 Qattiq jismlar mexanikasi, № 3

Ushbu effektlar nafaqat murakkab termofizik modellarni, balki to'rning haddan tashqari buzilishlariga yo'l qo'ymaydigan va materialdagi uzilishlarning buzilishi va ko'rinishini hisobga oladigan katta deformatsiyalarni hisoblash imkonini beradigan zamonaviy hisoblash usullarini ham talab qiladi. Ko'rib chiqilayotgan muammolar katta hajmdagi hisoblashni talab qiladi. Ichki o'zgaruvchilar bilan elastoviskoplastik tenglamalarni echish uchun yuqori tezlikdagi algoritmlarni ishlab chiqish kerak.

2. Muammoning bayoni. 2.1. Geometriya. Muammoning uch o'lchovli formulasi qabul qilinadi. Shaklda. 1-rasmda kesish tekisligidagi mintaqa va chegara shartlari ko'rsatilgan. Samolyotga perpendikulyar yo'nalishda ishlov beriladigan qismning cheklangan qalinligi I = H / b (b - ishlov beriladigan qismning uzunligi), keng diapazonda o'zgarib turadi. Fazoviy tartibga solish ishlov beriladigan materialning chiqib ketish tekisligidan erkin harakatlanishiga va yanada qulay kesish sharoitlarini ta'minlaydigan silliq chip chiqishiga imkon beradi.

2.2 Asosiy tenglamalar. Termoelastik-qovushqoqlik tenglamalarining to'liq bog'langan tizimi impulsning saqlanish tenglamasidan iborat.

ryi/yg =; (2.1)

Harorat kuchlanishlari bilan Guk qonuni

yO;/yg = k1 - ey - "M) (2.2) issiqlik oqimi tenglamalari yy

pSe y- = K 0,.. - (3 X + 2ts)a0° e „■ + ko; p (2.3)

Bu erda Ce - issiqlik sig'imi, K - issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti, k - plastmassa tarqalishi tufayli materialning isishi hisobga olinadigan Queenie-Teylor koeffitsienti.

Bizda plastik oqimning tegishli qonuni ham bor

ep = Xy^/o; (2.4)

va plastika sharoitlari

L, Ey, X;, 9) = Ou (]Ey, X;, 0)< 0 (2.5)

bu yerda A] kuchlanish tenzorining o'zgarmaslari, E; - plastik deformatsiya tensori. Ichki o'zgaruvchilar uchun evolyutsion tenglamalar shaklga ega

yX /yg = yLk, Xk, 9) (2.6)

2.3 Materiallar modeli. Ishda Mises tipidagi termoelastik-viskoplastik model - ko'paytma munosabati (2.7) ko'rinishidagi oqim kuchlanishiga ega bo'lgan plastika modeli, shu jumladan deformatsiya va viskoplastik qattiqlashuv va termal yumshatilish qabul qilingan:

ou (ep, ¿*,9) = [a + b (ep)"]

bu yerda ou - oqilish kuchlanishi, er1 - plastik deformatsiyaning intensivligi, 0 - erish haroratiga tegishli nisbiy harorat 0t: " 0<0*

(0 - 0*) / (0t - 0*), 0*<0<0т

Qismning materiali bir hil deb hisoblanadi. Hisob-kitoblarda nisbatan yumshoq material A12024-T3 ishlatilgan (elastik konstantalar: E = 73 GPa, V = 0,33; plastik konstantalar: A = 369 MPa, B = 684 MPa, n = 0,73, e0 = 5,77 ■ 10-4, C = 0,0083, t = 1,7, 9* = 300 K, 9t = 775 K, v = 0,9) va qattiqroq 42CrMo4 (E = 202 GPa, V = 0,3, A = 612 MPa, B = 436 MPa, n = 0,15, e0) 5,77 ■ 10-4, C = 0,008, t = 1,46, 9* = 300 K, 9t = 600 K, v = 0,9). Adiabatik kesish jarayonini to'liq termomexanik masalani echish bilan taqqoslash amalga oshiriladi.

2.4. Vayronagarchilik. Materiallarni yo'q qilish modeli diskret zarrachalar tomonidan sinish zonalarini modellashtirishga asoslangan Mainchen-Sackning doimiy yondashuviga asoslangan. Kritik qiymat halokat mezoni sifatida qabul qilinadi

plastik deformatsiyalar intensivligi e:

e = [yx + y2exp (y311/12)][ 1 + y41n (yor/y0)](1 + y59) (2.8)

qayerda th. - tajriba natijasida aniqlangan moddiy konstantalar.

Agar Lagranj hujayrasida yo'q qilish mezoni bajarilsa, u holda bunday hujayralardagi tugunlar orasidagi bog'lanishlar bo'shatiladi va stresslar nolgacha bo'shashadi yoki qarshilik faqat siqilishga nisbatan saqlanadi. Lagranj tugun massalari vayron bo'lganda, mustaqil zarrachalarga aylanadi, massa, impuls va energiyani olib ketadi, qattiq bir butun sifatida harakat qiladi va buzilmagan zarralar bilan o'zaro ta'sir qilmaydi. Ushbu algoritmlarning batafsil tavsifi maqolada keltirilgan. Bu ishda sinish plastik deformatsiyaning e kritik intensivligiga erishish bilan aniqlanadi va sinish yuzasi oldindan belgilanmaydi. Yuqoridagi hisob-kitoblarda

e p = 1,0, to'sar tezligi 2 m / s va 20 m / s deb qabul qilindi.

2.5. Tenglamalarni integrallash usuli. Termoplastiklik tenglamalarining (2.1)-(2.8) qisqartirilgan bog'langan tizimini integrallash uchun ishda ishlab chiqilgan bo'linish usulini qo'llash maqsadga muvofiqdir. Elastoplastik tenglamalar uchun bo'linish sxemasi to'liq jarayonni bashorat qiluvchi - termoelastik jarayonga bo'lishdan iborat.

bunda er = 0 va plastik deformatsiya bilan bog'liq barcha operatorlar yo'qoladi va korrektor - bunda deformatsiyaning umumiy tezligi e = 0. Bashoratli bosqichda tizim (2.1)-(2.6) bilan belgilangan o'zgaruvchilarga nisbatan. tilda shaklini oladi

pdb/dr = a]

d aL = « - a§ «9) pSei9/yg = K.9ts - (3X + 2ts)a90ei

Ushbu maqolani o'qishni davom ettirish uchun siz to'liq matnni sotib olishingiz kerak. Maqolalar formatda yuboriladi

ASTAŞEV V.K., RAZINKIN A.V. - 2008 yil