Файл: Арышенский Ю.М. Теория листовой штамповки анизотропных материалов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.07.2024

Просмотров: 100

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ласть

сосредоточенной деформации невелика,

а сгв=

Т’тах

-и ан=

 

 

Fo

близки друг к другу, поэтому при

дальнейшей

незначительной деформации материал может разрушиться. Сле­ довательно, здесь 8Доп должен быть меньше бр.

У сплава ОТ4-1 иная картина. После деформирования на ве­ личину бр остается большой запас пластичности за счет сосре­ доточенной деформации. В связи с этим можно допустить даль­ нейшее удлинение металла без его разрушения. А поскольку область сосредоточенной деформации велика, то при наличии нужного запаса пластичности (прочности), формоизменение об­

шивки ВОЗМОЖНО и при 8 д о п > б р .

На практике техническими условиями задают определенные механические характеристики, учитывающие необходимый за­ пас прочности и пластичности.

Однако этого еще недостаточно, чтобы сделать окончатель­ ный вывод о той или иной степени допустимого формоизмене­ ния. Необходимо также учесть характер отношения деформа­

ций по ширине и толщине образца

как в равномерной,

так и

в сосредоточенной области

(рис. 3.11), что является

 

прямым

следствием проявления анизотропии свойств металла.

 

 

Из

графиков видно,

что процесс образования шейки начи­

нается

в направлении

наибольшего

утонения.

Так

у

сплава

АМгб

(ці2~ p,2i= 0,42-f-0,45)

шейка

возникает

по толщине об­

разца, однако общепринятый подход к определению

равномер­

ного удлинения не учитывает этого явления. Поэтому бр факти­ чески будет меньше, чем рассчитанное по моменту образования шейки в направлении ширины образца. Их относительная раз­ ница составляет 20—25%.

Наоборот, у титано­ вого сплава ОТ4-1 (ці2~ 0,75) шейка раз­ вивается в направле­ нии ширины, что сразу и выявляется при стан­ дартных испытаниях.

Для установления числа переходов при обтяжке с растяжени­ ем необходимо:

1) определить до­ пустимую степень де­ формации за первый переход еъ исходя из положений, рассмот­ ренных выше. Напри­ мер, листы из АМгб, учитывая условия

Удлинение образца.

Рис. 3.11. Характер распределения деформаций по толщине и ширине образца



—8і
п = \ + — г----- .
тер

Рис. 3.12; Схема нагружения при обтяжке

сохранения механических свойств, нельзя деформировать более 68%. У титановых сплавов в качестве предельно допустимой степени за первый переход может быть принято бр [38];

2) выяснить, как и насколько изменяются (восстанавливают­ ся) механические свойства при межоперационной термической обработке. Здесь вопрос сводится к тому, чтобы найти предель­ ную деформацию за переход етер-, при которой нагартовка пол­ ностью снимается отжигом.

Зная указанные величины, а также суммарно-допустимую m

степень деформации Ее, нетрудно получить формулу для опре-

п=1

деления числа переходов

т

(3.41)

ш

Ее находится, как уже отмечалось, из трех условий (а, бив ) .

П = 1

Отметим, что помимо допустимой степени деформирования нужно учитывать деформацию, обеспечивающую необходимую точность процесса. Их сравнение позволяет судить о возмож­ ности изготовления детали методом обтяжки.

Пружинение при обтяжке с растяжением

Возникающее после снятия внешних сил пружинение дета­ ли происходит за счет упругих деформаций. Следовательно, для

ВО

нахождения его величины не- Q

 

 

обходимо решить упругую за­

 

 

дачу на основе теоремы о раз­

 

 

грузке

А. А. Ильюшина

 

(13).

 

 

И хотя

при

этом

приходится

 

 

прибегать

к

использованию

 

 

уравнений пластичности,

 

здесь

 

 

они нужны лишь для нахожде­

 

 

ния момента

 

начала

 

раз­

 

 

грузки.

 

 

пружинения

 

 

Определение

 

 

при обтяжке в строгом реше­

 

 

нии представляет собой доволь­

 

 

но сложную задачу из-за

на­

 

 

личия у обшивки двойной кри­

 

 

визны.

В связи

с этим прихо­

 

 

дится прибегать к

некоторым

Рис. 3.13. Схема разгрузки

упрощениям.

Так,

если

рас­

смотреть

общую

схему

 

(по причи­

нагружения

(рис. 3.12), то в ней можно пренебречь

нам, указанным

ранее)

величиной

растягивающего

усилия Т2-

Будем также считать, что оболочка в продольном направлении

имеет радиус

а в поперечном — R2. Вследствие незначителш

ной кривизны и .малой

толщины оболочки радиус нейтральной

поверхности

примерно

равен радиусу срединной поверхности.

И, наконец, при решении задачи примем обычные допущения технической теории оболочек [13], [39]:

совокупность материальных частиц, расположенных на нор­ мали к срединной поверхности до деформации, расположена также на нормали и после деформации;

все компоненты напряжений, имеющие направление нормали к срединной поверхности,, малы и при расчете не учитываются.

Прежде чем-приступить к определению величины пружине­ ния, рассмотрим схему напряжений и деформаций при разгрузке (рис. 3.13).

В результате нагрузки в точке тела

возникли напряжения

Он и соответствующие им деформации

ек. При этом обшивка

получает форму поверхности обтяжного

пуансона.

После снятия внешних сил полной разгрузки не происходит из-за влияния геометрии детали. Следовательно, фактически разгрузка происходит до какой-то точки В, что соответствует*-

уменьшению деформации на величину вф, а напряжений — нй

°ф. Поэтому в детали будут иметь место остаточные упругие деформации е ^ и напряжения о'0Ст.

Для нахождения изменения формы и размеров оболочки при ее разгрузке необходимо найти деформацию бф. Она может

4—3244

81


быть определена из следующей алгебраической суммы упругих деформаций:.

 

 

£'

= £Г

 

£^

 

 

 

 

1 ост

1ф^

1 раз»

 

 

 

 

£2 ост

£2ф"

2 раз-

 

(3.42)

По гипотезе нормалей имеем

 

 

 

 

 

 

3,t . =

 

у-іУ

 

 

 

 

 

іф - £1 +

 

 

 

 

£2ф= £2 + ХгУ>

 

(3.43)

где s'

и s' — упругие деформации срединной поверхности;

 

*і и х2— изменение кривизны вследствие разгрузки.

 

Деформации полной разгрузки

s ° p a 3 и s° p a 3 определяются из

закона

Гука для ортотропных тел

[12]:

 

 

 

£°

 

=

і 0|Н

Vo

 

 

 

 

--- Ос

 

 

1 раз

 

\ Ei

е 2

 

 

 

 

 

'

 

 

Е°

 

{ 02н

V]

іи

(3.44)

 

2 раз

 

\ Е і

Ei

 

где Е 1 и Е2 — модули

упругости

соответствующих направлений,

а Ѵ! = ѵ21 и ѵ2=ѵ12—коэффициенты Пуассона.

Знак минус показы­

вает на то,

что

деформация при разгрузке

противоположна на­

грузке.

 

 

в формулы (3.42) значения

е]ф , s ^ , s° pa3

 

Теперь, подставляя

И

E^раз >получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£1 ост

Хі У ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'2 ост

_ S + ѵ.2у

2? _ ѵ _JL«

 

 

(3.45)

 

 

 

- н -

1

Et,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ег

 

 

 

 

Остаточные упругие напряжения

 

вычисляют

также

по

зако­

ну

Гука

 

г

£ 1

/

/

 

.

 

/ \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — ѴіѴ2

( £1ост +

Ѵ2е2ост)

 

 

(3.46)

 

 

 

 

е 2

( £20 с т +

Ѵ 1 £ 1 о с т )

 

 

 

 

 

°2 ост

 

 

 

 

 

 

1 --V1І/2

 

 

 

или, заменяя в этих формулах остаточные деформации

их

значе­

ниями из (3.45),

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°1

=

"і“ 1”

" [( £І +

Ѵ2

 

+

(Хі+ Ѵ2*2)

_ 0і"

(3.47)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°2 ост =

~Т~----- [( £2 +

Ѵ1 £І) +

(*2 +

vlxl) У] —°2н-

 

 

 

 

1----V 1Ѵ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82


Как известно, внутренние усилия и моменты определяются из выражений

Т і =

J o j r i y ,

М х =

J

a j y

t f

y ,

УИ2=

і O2yofy.

(3.48)

 

5

 

 

т

 

 

 

 

S

 

 

~ Т

 

 

 

 

 

 

Т

 

Подставляя в (3.48) соотношения (3.47)

и проводя интегриро­

вание, получим

ост

=

С и

Sj

+

С

12s2—

Т’ ін

 

 

Ті

 

 

Т И і ост

X j

-(-

O j2 y-2 —

УИ1Н

 

( 3 . 4 9 )

 

ЛІ2 ост

= D22x 2 4"

T? 1 2

M2H-

 

 

Здесь введены общепринятые обозначения

 

 

Сп

EiS

 

W2

_ /-»

 

 

Е 1v25

 

 

 

1 -- V!V2

^21 = "T--------

1 — VU1 2

 

 

 

 

 

£

1-- ViV»2

 

Dn =

EiS3

 

D22

 

2 S3

 

D12 D2 1

 

 

12 (1--ѴіУ2)

 

 

12(1 —v ^ )’

 

 

 

 

 

£1 v2S3

 

£ 2VI S3

 

 

 

 

1 2 ( 1 — vivj)

 

1 2 ( 1 — Vi v2)

 

 

Входящие в систему (3.49) T w, Л4ІИ и УИ2„ также вычисляют­

ся по формуле (3.48),

однако для

этого необходимо знать

вели­

чины деформаций е1н и е2н, чтобы по ним определить напряжения аін и а2н.

Так как при развитых пластических деформациях (§ 3.2) схема напряженного состояния срединной поверхности оболочки близка

к линейной, то е2 = — р-гі еі> гДе £і и £г — пластические деформа­ ции срединного слоя.

По гипотезе Кирхгофа-Лява [39] имеем:

у

е2н = — (**21е1 + *\2

Из уравнений связи между напряжениями и деформациями в случае плоского напряженного состояния

 

 

£,'

 

 

1

'1

(е1 + [1-12Ео),

 

[J.,2(J-21

 

 

E'

(е2 + ^21еі)>

 

1

н12ц21

найдем

1

 

 

Jm

 

 

1 Н-12Н-21

 

 

4*

 

 

• 83