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
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