Файл: Сопротивление материалов пластическому деформированию Инженерные расчеты процессов конечного формоизменения материалов..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.02.2024

Просмотров: 221

Скачиваний: 3

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

Поскольку мы совместили направление оси X с направлением первой главной оси скорости деформации, ось У с направлением второй главной оси и ось Z с направлением третьей главной оси

скорости деформации, то кх — ех; гу = е2; е2 = е3. Следовательно, подставляя выражения (1.45) главных компо­

нентов скорости деформации в равенства (1.43), получим

»

fi (0

!

/ » « ) _

- 1

hit)

(1.46)

з - v

h(t) ~

2v

МО

З + v

MO *

 

Если удовлетворено не только первое, но и второе условие монотонности протекания деформации тела, то v не зависит от t, и равенства (1.46) можно проинтегрировать. В результате интегри­

рования имеем

 

 

 

 

 

 

 

1

In

:i (0

1

МО

- 1

In

h(t)

з —v

 

(*•) ~

2v

h (h)

З

+

h(to)v

или, поскольку в начальный момент деформации текущие коорди­ наты любой материальной точки равны ее начальным координатам, и следовательно, в силу равенств (1.44):

In fi (t) Inhit)

InMO

— 3 — v '

3 — v

2 v

При принятых нами направлениях координатных осей функ­ циональная связь текущих координат с начальными в окрестно­ сти материальной точки М определяется равенствами (1.44), в силу которых уравнение эллипсоида, преобразованного дефор­ мацией из начальной элементарной сферы с центром в точке М, принимает вид

Полуоси этого эллипсоида определятся равенствами: р х =

= Pofi (t); р2 = р</2 (0; Рз = Р«/з (0-

Таким образом, равенства (1.47) можно привести к следую­

щему виду:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In-Pi

infs.

ln-Hâ-

 

Ро

 

 

Рэ

 

Ро

=

(1.48)

 

3 —

v

 

2 v

 

3 —

v

Сопоставляя эти

равенства

с равенствами

(1.43),

убеждаемся

в том, что при

монотонно

протекающей

конечной деформации

части тела логарифмы отношений полуосей эллипсоида (преобра­ зованного из начальной элементарной сферы) к радиусу этой сферы пропорциональны главным компонентам скорости дефор­ мации.


8.Степень конечной деформации

иее главные компоненты

Впрактике расч< та процессов холодной обработки давлением термины «степень деформации» и «степень наклепа» до самого последнего времени не имели научно обоснованного определения. Поэтому разные авторы зачастую вычисляли значения этих вели­ чин, пользуясь разными формулами.

Вработе [31 ] А. А. Ильюшин предложил приписывать поня­ тию степень деформации et конкретный смысл определенной ска­ лярной характеристики деформации, чем и заполнил указанный пробел в современной теории конечной (значительной) деформа­ ции физических тел. Он рекомендовал называть степенью дефор­ мации такую переменную величину, полная производная которой по времени равна интенсивности скорости деформации.

Здесь применено выражение «полная», а не «частная» производ­ ная по времени, поскольку речь идет об отношении приращения интенсивности результативной деформации к соответствующему приращению времени в данной материальной, а не в данной гео­

метрической точке.

.

Итак, будем различать

dt — приращение степени дефор­

мации в данной материальной точке и -^f- dt — в данной геоме­ трической точке.

В чем же состоит различие этих двух обозначений? Допустим, что переменная по объему деформируемого тела и времени степень деформации задана в виде функции текущих координат и времени

et = F(x, у, z, t).

(1.49)

Тогда приращение степени деформации в геометрической точке (х, у, z) за короткий промежуток времени dt определилось бы равенством

^ d t = F{x,y,z, t + d t)- F (x , у, г, t) = -^-dt.

Однако совпадающая в данный момент t с геометрической точ­ кой (х, у, г) материальная точка успеет по прошествии малого промежутка времени dt несколько переместиться и будет совпадать уже с некоторой другой, хотя и близкой, геометрической точкой,

а именно с точкой (х + vx dt, у +

vy dt, z + vz dt),

где

vx,

vy, vz — составляющие вектора скорости в точке (х, у, z)

в данный

момент t.

за промежуток времени

dt

Приращение степени деформации

в материальной точке, заданной для данного момента ее текущими координатами (х, у, z), определилось бы равенством

~^-dt = F{x-\-vxdt,

y-\-Vydt, z-\-vzdt, t-\-df) — F(x, y, z, t) =

dF I,

*

dF Â. .

dF

A. ,

dF Â.

= -d fdt +

- d ïv* dt +

- W

vv dt +

- d r ü*dL



Отношение приращения степени деформации к соответствую­ щему промежутку времени в данной материальной точке, т. е. полная производная степени деформации по времени, может быть задана равенством

dei

Ê L ± J L V .

d F

d F

d t

d t

'

dЛуx UX

ày

~ d T Vz

или, что равносильно, при данной функциональной зависимости (1.49) равенством

d ei

__ d et

d t

dt

, dei

dei

"т"~dx~

 

dei

dz

(1.50)

Выше было указано на то, что полная производная степени деформации по времени равна интенсивности скорости деформа­ ции. Это условие, а также условие равенства нулю в начальный момент процесса формоизменения значений степени деформации во всех точках деформируемого тела и устанавливают основное понятие о степени деформации:

 

dei

«i

 

 

(1.51)

 

d t

 

 

и

dei

 

dei

 

 

dei

 

=

(1.52)

dt

n r v*+ w

Vy +

dz

 

Если бы функциональные зависимости

переменных vx, vy, vz,

Si от аргументов x, y, z и t были известны и мы захотели бы опре­ делить функциональную зависимость неизвестной переменной et от тех же аргументов, т. е. зависимость, представленную выраже­ нием (1.49), то эта задача свелась бы к нахождению решения урав­ нения в частных производных (1.52), удовлетворяющего началь­ ному условию F (х, у, г, 0) = 0. Равенства (1.51) и (1.52) остаются в силе и в том случае, когда характер протекания процесса пла­ стической деформации не удовлетворяет условиям монотонности. Заметим также, что смысл определения степени деформации заклю­ чается в том, что степенью деформации любой материальной ча­ стицы тела следует называть арифметическую сумму интенсив­ ностей последовательных малых деформаций, в результате кото­ рых осуществляется данное ее конечное (значительное) формоиз­ менение.

Покажем, что, в случае монотонной деформации частицы, степень ее деформации может быть вычислена, если известны зна­ чения отношений Рх/ро, Рг/ро. Рз/Ро полуосей Рх, р2, р3 эллипса, преобразованного деформацией из мысленно выделенной в этой частице начальной элементарной сферы, к радиусу этой сферы р0.

Действительно, в случае монотонной деформации значение v, определяемое равенством (1.42), сохраняет постоянное для данной материальной частицы, не зависящее от времени значение.


Принимаем во внимание условие несжимаемости (1.37) и ра*

венство (1.42), тогда ех — ês = (3/v) е2 и выражение (1.416) при­ водится к виду

откуда

 

 

 

 

£/У

 

 

 

 

 

 

 

VV2 +

3

 

 

 

Подставляя это выражение в равенство

(1.43),

получим:

 

 

 

3 —V

 

 

 

 

 

е, ==2]

7/

=у=*.e +t.;

3

 

 

 

 

е* =

 

у

 

V.

 

 

(1.53)

 

 

Kvâ + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

8о =

 

3

+

V

 

 

 

 

 

2У\* + 3 «/•

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда при принятых обозначениях получаем как следствие

 

равенства (1.51) при v, не зависящем от времени t для данной

 

материальной частицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

2 j/”va + 3

Ç

f[(t)

dt =

 

 

 

 

 

 

 

 

3

-

v

J

MO

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

= 2 J ^ l n - M

L

 

=

 

 

3 —

v

p

3 —

V

hiU)

 

 

 

и аналогично

v

Po

 

2l^v4 + 3

ln-^2-

 

3

+

v

m

p 0

Итак, в случае монотонной деформации:

 

 

 

ln P j.=

3 - v _

In ~

 

 

 

 

£/»

Po

2 K v * + 3

 

]Ava +

3

po

 

 

In-22. =

------ 3 +

v

K

v

*

+

 

P o

 

2

-

(1.54)

3

Как следствие этих равенств получаем при монотонной де­ формации