Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Обработка металлов давлением

Диссертационная работа:

Александров Александр Эдмундович. Разработка методов математического моделирования технологий обработки давлением порошковых и пористых материалов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.05 / Александров Александр Эдмундович; [Место защиты: С.-Петерб. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2009.- 164 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1429

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Состояние проблемы моделирования процесса уплотнения

порошковых и пористых 8

  1. Место работы в теории уплотнения 8

  2. Теории уплотнения порошковых и пористых материалов 10

  3. Условие текучести уплотняемого материала 15

  4. Программные средства , используемые для решения задач

обработки металлов давлением 18

1.5 Выводы по главе 20

Глава 2. Математическое моделирование процессов обработки

металлов давлением 21

2.1 Математическая постановка задачи неизотермического
упруго-вязкопластического течения уплотняемых материалов 21

  1. Определяющие уравнения теории течения 21

  2. Уравнения предельного состояния 22

  3. Определяющие уравнения уплотняемых материалов 34

  1. Конечно-элементная формулировка задачи теории течения 36

  2. Алгоритм численного интегрирования 42

  3. Разрешающая система уравнений в условиях обобщенной плоской деформации 44

2.5 Разрешающая система уравнений в условиях
осесимметричного течения 48

2.6 Выводы по главе 51

Глава 3. Алгоритм решения задачи упруго-вязкопластического течения... 52

  1. Последовательность вычислений 52

  2. Проблемы сходимости итерационных процессов для различных условий текучести 55

3.3 Выводы по главе 74

Глава 4. Модель уплотнения пористого тела 75

  1. Постановка численного эксперимента 76

  2. Пределы текучести пористого тела 83

  3. Оценка адекватности модели материала и условия

пластичности пористых тел 91

  1. Влияние формы пор на макрохарактеристики пористого тела 95

  2. Пластическое деформирование кубической ячейки со

сферической порой при гидростатическом нагружении 100

4.6 Технологические приложения модели пористого материала 104

  1. Осадка пористого материала в оболочке 106

  2. Экструзия в матрицу ПО

4.7 Выводы по главе 117

Глава 5. Модель деформирования порошкового тела 119

  1. Методика построения кривых предельного состояния порошковых неспеченных материалов 119

  2. Кривые предельного состояния некоторых металлических порошковых материалов 124

  1. Механические характеристики и кривые предельного состояния керамического порошка. Проверка адекватности модели уплотнения... 135

  2. Влияние выбора функций, описывающих предельное состояние 142

5.5 Выводы по главе 152

Основные выводы по работе 153

Список литературы 155

Введение к работе:

Технологические процессы порошковой металлургии успешно конкурируют с традиционными способами производства, а в ряде случаев являются единственными при получении изделий со специальными свойствами. Высокие требования современной техники к качеству и свойствам изделий из порошковых и пористых материалов постоянно стимулируют совершенствование технологических процессов. Одним из основных технологических процессов порошковой металлургии, который определяет комплекс физико-механических и специальных свойств изделий, является процесс уплотнения.

При современном уровне развития вычислительной техники и программного обеспечения необходимой стадией, предшествующей разработке новых технологических процессов, является математическое моделирование. Математическое моделирование позволяет сопоставить несколько вариантов технического и технологического решений, исключить заведомо неприемлемые варианты, если не оптимизировать, то, по крайней мере, найти подходящие варианты технологического процесса и конструкции. Для решения многих задач обработки металлов давлением разработаны мощные программные средства, используемые во всем мире: ANSYS, DEFORM, ABAQUS.

В современной технике используются материалы со специальными свойствами, внедряются ресурсосберегающие технологии. Это вызывает возрастающий интерес к порошковым, пористым, композиционным материалам. Они тоже подвергаются обработке давлением. Для их обработки необходимо проектировать оснастку, разрабатывать технологические процессы. Очевидно, прежде чем изготавливать дорогостоящую оснастку, необходимо хотя бы в первом приближении спрогнозировать результат технологического процесса. В отличие от компактных материалов, для которых накоплен многолетний опыт обработки и выработаны технологические рекомендации, обобщенные в ряде справочников, для

уплотняемых материалов таких сведений пока нет. Поэтому математическое моделирование технологических процессов обработки давлением порошковых и пористых материалов как предпроектная стадия еще более необходимо.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в настоящей работе, могут быть использованы в инженерной практике для расчета и оптимизации технологических параметров изготовления изделий из порошковых материалов, при рассмотрении разноплановых технологических схем деформирования, а также при оценке механических характеристик порошковых и пористых сред различной плотности.

Цель работы.

Изучение закономерностей течения и уплотнения порошковых и пористых материалов на основе математического моделирования процессов обработки давлением.

Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- опираясь на результаты численных и натурных экспериментов выяснить
вид поверхностей текучести пористых и порошковых материалов, дать их
математическое описание и сформулировать определяющие уравнения;

- провести доработки конечно-элементной постановки задачи теории
пластического течения с включением параметров, характеризующих
уплотняемые среды;

выполнить численные эксперименты, обеспечивающие расчет механических характеристик пористого материала в зависимости от пористости и свойств компактного материала;

- реализовать возможности математического моделирования на примерах
разработки технологического процесса уплотнения пористого материала
Р6М5 в стальной оболочке с выбором рационального технологического

решения, выполнения расчета параметров прессования заготовки варистора из оксидно-цинковой керамики в промышленных условиях.

Научная новизна.

1. Усовершенствована методика математического моделирования
пластического течения при обработке металлов давлением в направлении
учета влияния гидростатического напряжения на необратимое (неупругое)
изменение объема, что открывает возможность анализа процессов
уплотнения пористых и порошковых материалов.

  1. Разработана методика численного эксперимента для определения механических свойств пористых материалов. Результаты численного эксперимента подтверждены измерениями. Численным экспериментом подтверждена адекватность эллиптического условия пластичности пористых материалов.

  2. Для описания поведения порошковых материалов при обработке давлением предложено уравнение кривой текучести в виде параболы третьей степени, учитывающей изменение положения предела уплотнения по мере уплотнения порошка. Получены определяющие уравнения (ассоциированного закона пластического течения) для неквадратичной формы уравнения поверхности текучести. Показана адекватность использования параболического условия пластичности при математическом моделировании процесса прессования керамического порошка.

Практическая значимость.

1. Разработано и опробовано при решении исследовательских и
производственных задач программное обеспечение, позволяющее решать
широкий класс задач обработки давлением уплотняемых материалов.

2. Систематизированы сведения о механических характеристиках
исследованных ранее металлических порошковых материалов. Получены
экспериментальные данные о механических свойствах малопластичного

материала - оксидноцинковои керамики; построены уравнения предельного состояния в исследованном диапазоне плотностей; выполнены расчеты распределения плотности при промышленном освоении технологического процесса прессования заготовок варистора; даны рекомендации к выбору усилия пресса для получения заготовки максимальной плотности без разрушения.

3. Проведены систематические расчеты механических характеристик пористых материалов. На базе разработанных моделей процессов и рассчитанных механических свойств пористого материала материала выполнены предпроектные исследования уплотнения порошкового материала Р6М5 в оболочке при осадке и экструзии, позволившие дать конкретные рекомендации для проектирования заготовки и оснастки.

Разработанное программное обеспечение используется в учебном процессе в СПбГПУ при выполнении работ по курсу теории обработки давлением уплотняемых материалов.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net