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

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

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

 

1,4850

1,4690

1,4527

1,4363

1,4190

5° 30'

1,6924

18'

1,6754

7° 7'

1,6575

7° 55'

1,6400

8° 43'

1,6220

9° 32'

1,6031

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