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: 265
Скачиваний: 3
Значение ot в случае деформации металла в холодном состоя |
|
||||||||
нии при монотонном или приближенно монотонном процессе мо |
|
||||||||
жно считать известной функцией от аргумента ег |
<т, = |
Ф (е,). |
|
||||||
Функция Ф (е,) для каждого металла задается в виде таблицы или |
|
||||||||
диаграммы, составляемой по результатам механических испытаний |
|
||||||||
образцов этого металла на растяжение в лабораторных условиях. |
|
||||||||
Необходимо отметить, что дифференциальное уравнение со |
|
||||||||
держит |
не одну неизвестную переменную, |
а |
три: |
рг = |
—о,, |
|
|||
е0 и г). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эти три переменные не независимы, они связаны между собой |
|
||||||||
равенствами (10.4)—(10.8) и (10.16). Уравнений шесть и в них |
|
||||||||
вошли еще четыре неизвестных переменных: <т2, а0, ег и р. |
(10.8), |
|
|||||||
Исключим сначала переменную о2 из равенств (10.4) |
и |
|
|||||||
при этом получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ч + |
Ч + Ч = |
Y ( < * еаг)+ ~ |
°i s i n |
( 3 |
0 |
° |
- |
P ) |
|
Из полученного равенства можно также исключить перемен |
|
||||||||
ную о0, воспользовавшись при этом равенством (10.5). В таком |
|
||||||||
случае имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е0+ е2 + |
ег = - Ц = ^ - /З а (- cos (30° - |
р) — |
|
|
|
|
|
-ffi sln (30о _ P) _ - L ^ L 3Рг>
откуда после несложных тригонометрических преобразований по лучаем
= - L ÿ E [ A azc o s ( 6 0 ° - p ) - p r] . |
(10.18) |
|||
Исключая переменную ег из уравнений (10.6), |
(10.7), |
(10.18) |
||
получаем два равенства: |
|
|
|
|
е, + е, sin (30° - р ) |
= |
[ -§- a, cos (60° - р) - |
рг] ; |
(10.19) |
е0 - |
ег = |
/Зе,- sin (60° - р). |
|
(10.20) |
Итак, в общем случае задача анализа напряженно-деформи рованного состояния стенок полого цилиндра под действием вну треннего давления сводится к совместному решению системы трех уравнений: (10.17), (10.19) и (10.20), содержащей три неизвестных переменных рп ев и р.
Из трех уравнений данной системы только одно является дифференциальным уравнением— уравнение (10.17), зато в два других уравнения — уравнения (10.19) и (10.20) — производные искомых переменных по аргументу е,- не входят. Принципиальных затруднений чисто математического характера при численном ре шении получаемой системы уравнений по существу нет.
Функциональную зависимость сг,- от аргумента е,- для каждого материала можно считать известной (хотя бы, например, заданной кривой ot — 6j). Значение коэффициента tj в уравнении (10.17) может быть найдено в табл. 10 в зависимости от значения вели чины
8е — &r — V Зе* cos (30° — р).
В общем случае данное решение может быть сопряжено с гро моздкими вычислениями.
Это обстоятельство усугубляется еще тем, что граничные усло вия неизвестны во многих конкретных случаях, в частности в тех случаях, когда полый цилиндр, раздуваясь под действием вну треннего давления, может укорачиваться в осевом направлении. Математически это значит, что равнодействующую по сечению осе вых напряжений можно принять аг = 0. Но значение этой равно действующей можно будет вычислить только тогда, когда напря женное состояние в стенках цилиндра уже известно по всей их толщине.
5. Инженерные методы расчетов латунных трубок на внутреннее давление
Допустим, что задача сводится к определению зависимости от отношения £>„/£>„ внутреннего давления в цилиндре, доводя щего степень деформации наружного поверхностного слоя до за данного значения е,- = е/н при условии отсутствия осевой силы (Рг — 0). Известно, что на наружной поверхности радиальное давление рг — 0 при ег = е(н. Этого граничного условия мало, необходимо знать еще и значение угла вида р = р0 для наружной поверхности. Причем мы знаем только то, что -4 Ро невелик. Поэтому’ведем расчет параллельно для нескольких значений р = = р„. Так,' производя, расчет для'латунных трубок и имея в виду
определить давление, |
доводящее степень деформации их |
наруж |
|||
ного поверхностного |
слоя до значения |
= ег„ = |
0 ,0 1 |
(1 %), |
|
задаемся следующими |
значениями «4 р0: 0; 1; 2; 3; 4; 5°. Расчет |
||||
ведем параллельно для |
всех этих значений. |
|
ег по фор |
||
Сначала вычисляем значения осевой деформации |
муле (10.19), которая для наружной поверхности (при рг—0) принимает вид
е2 - А 0 ,.о cos (60° - Ро) -> ei0 sin (30° - ро). (10.19а)
Для латуни принимаем Е — 11 600 кгс/мм*, р = 1/3. Значе ние Oi = а;о находим по кривой ot —* г, для значения в/ =
— 8/0 = в/н = 0,01, получаем <гг = <гго = 15,7 кгс/мм*.
220
р . • • •• |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||
- |
1 |
0 |
4 |
0,4850 |
0,4694 |
0,4535 |
0,4375 |
0,4215 |
0,4051 |
Далее вычисляем для наружной поверхности значения разно стей (е0 — ег)0 и (е0 — ег)0 по формулам (10.20) и (10.7).
Находим значение коэффициента т] = г)0 по табл. 10; вычис
ляем значение |
Затем переходим к вычислению следую |
|
щей расчетной точки. Задаемся |
значением аргумента е{ = ег1 > |
|
> его, а также |
приближенными |
значениями малой по абсолют |
ной величине правой части равенства (10.19), т. е. выражения
Эти значения должны быть немного меньше первого члена равенства (10.19а), т. е. выражения
Яо = |
■§■ а<о cos (60° — Ро). |
|
При этом оказывается возможным вычислить значения -4 |
$ — |
— Ро. воспользовавшись формулой (10.19). Далее вычисляются
значения |
разностей е0 — ег и е0 — ег; по значению |
второй из |
|||
этих разностей находим значение т] = |
по табл. |
10. Интегрируя |
|||
равенство |
(10.17) в пределах от е(- = |
ei0 до е ,'= |
еа , получаем |
||
где |
= [ (■& ч) 0 + (S r 4 )i] (8м “ |
8во)> |
(10-22) |
||
®0i — 8ео = |
(8е — 8z)i — (8е — 8г)о |
|
(10.23) |
||
|
|
||||
(так как вг = const). |
|
|
|
|
|
Получив значение рл , |
по формуле (10.21) определяем значе |
ние qlt которую в первом приближении приняли как бы наугад. После этого вычисления в случае надобности повторяются или кор ректируются.
Алгоритм перехода от первой расчетной точки ко второй, от второй’к третьей и т. д. примерно тот же, как и изложенный выше алгоритм перехода от нулевой расчетной точки (наружная поверх ность) к первой расчетной точке.
В результате этих вычислений получаем значения q; Р; е0 —
— ег; е0 — гг\ рг. Параллельно этим вычислениям производится также расчет az; гJr, х = 1 — г2/г£ и
г1
/ = J о ,-jl.de'. |
(10.24) |
*1
0,010
Oi = 15,7
0,012
<Ji = 16,1
0,014
Gi — 16,5
0,016
(Т/ = 15,7
0,018
Oi = 16,1
|
0,020 |
Q |
11 S СЛ |
p « , . . . ° |
I00q |
0 |
0,0150 |
1 |
*0,0155 |
20,0159
30,0164
40,0168
50,0175
0 |
0,0126 |
1 |
0,0130 |
20,0133
30,0137
40,0141
50,0145
0 |
0,0103 |
1 |
0,0107 |
20,0110
30,0113
40,0117
50,0120
0 |
0,0080 |
1 |
0,0084 |
20,0087
30,0090
40,0093
50,0096
0 |
0,0060 |
1 |
0,0063 |
2 |
0,0066 |
' 3 |
0,0069 |
40,0072
50,0075
0 |
|
1 |
0,0045 |
2 |
0,0047 |
3 |
' 0,0050 |
40,0053
50,0056
|
Э |
100 (80- ег) |
0 |
1,5000 |
|
|
1° |
1,4850 |
2° |
1,4690 |
|
3° |
1,4527 |
|
4° |
1,4363 |
|
5° |
1,4190 |
|
5° 30' |
1,6924 |
|
6° |
18' |
1,6754 |
7° 7' |
1,6575 |
|
7° 55' |
1,6400 |
|
8° 43' |
1,6220 |
|
9° 32' |
1,6031 |
|
9° |
17' |
1,8774 |
9° 57' |
1,8590 |
|
10° 37' |
1,8410 |
|
11° |
18' |
1,8218 |
11° 59' , |
1,8025 |
|
12° 40' |
1,7830 |
|
12° 30' |
2,0580 |
|
12° 38' |
2,0390 |
|
13° |
13' |
2-,0195 |
13° 48' |
2,0005 |
|
14° 23' |
1,9805 |
|
14° 59' |
1,9600 |
|
14° |
10' |
2,2365 |
14° 41' |
2,2165 |
|
15° 1Г |
2,1980 |
|
15° 42' |
2,1775 |
|
16° |
13' |
2,1580 |
16° 45' |
2,1365 |
|
16° |
18' |
2,393Q |
16° 45' |
2,3740 |
|
17° |
13' . |
2,3530 |
17° 41' |
2,3315 |
|
18° 9' |
2,3110 |