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:

Беляев Алексей Олегович. Формализация коэффициента трения в процессах обработки металлов давлением на основе моделирования области контакта как некомпактной среды : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.05 / Беляев Алексей Олегович; [Место защиты: Магнитог. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова].- Магнитогорск, 2010.- 112 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2459

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Любой технологический процесс, в том числе и процессы обработки давлением, сопровождаются возникшими на поверхностях силами трения, которые оказывают большое влияние на силовой режим деформации, характер формоизменения, износ инструмента, качество металлоизделий. Важность изучения контактного трения и его влияния на процессы ОМД очевидна.

Исследованием взаимодействия инструмента и деформируемой среды занималось большое число научных школ и ученых, в том числе И.В. Крагельский, Н.Б. Демкин, Н.М. Михин, Б.Е. Хайкин, И.Я. Тарновский, А.Н. Леванов, Б.В. Дерягин, А.П. Грудев, Е.И. Исаченков, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов, В.Л. Колмогоров, Г.Л. Колмогоров, Ю.Н. Дроздов, Я.Е. Бельгейзимер, Шустер Л.Ш., Ю.В. Зильберг, Ю.В.Жиркин, В.П. Анцупов, К. Джонсон и другие.

Величиной, позволяющей оценить силовое воздействие двух контактирующих тел при их перемещении относительно друг друга и находящихся под действием сжимающей нагрузки, является коэффициент трения . В литературе описаны различные аналитические зависимости для определения коэффициента трения, которые имеют ряд недостатков. Некоторые модели основаны на использовании упрощенных макромеханических моделей сопряжения поверхностей, а соответствующие им аналитические выражения, не учитывают влияние различных факторов контактного взаимодействия, таких как, величины параметров шероховатости, пластические свойства материала, изменение механических свойств поверхностного слоя при его деформации. Имеется ряд сложных математических записей для определения коэффициента трения, содержащих величины и константы не имеющих четкого физического смысла, что затрудняет их использование при решении инженерных задач.

Таким образом, является актуальным и необходимым решение вопроса разработки методики оценки коэффициента трения в процессах ОМД, подразумевающего описание данной величины через количественные конечные зависимости, учитывающие геометрические и реологические свойства контактирующих поверхностей.

Актуальность работы подтверждена поддержкой программ различного уровня, финансируемых из средств федерального бюджета (ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы»; АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы»).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является формализация и получение факториальной зависимости значения коэффициента трения в условиях отсутствия гидродинамической составляющей смазки с учетом параметров шероховатости контактирующих поверхностей, напряженного состояния на контакте и изменения механических свойств обрабатываемой заготовки в процессе деформации.

Указанная цель реализуется решением следующих задач:

Проведение обзора и исследования имеющихся подходов к описанию процесса контактного взаимодействия и поверхностного слоя;

Разработка новой методики определения коэффициента трения при моделировании процессов контактного взаимодействия, основанной на представлении области контакта как некомпактной среды;

Разработка компьютерной модели, позволяющей осуществлять моделирование, основой которого является разработанная методика и полученные численные зависимости для определения коэффициента трения;

Подтверждение адекватности разработанной модели, полученных аналитических и математических выкладок;

Использование разработанного подхода, программного обеспечения и полученных аналитических зависимостей для корректировки технологических режимов горячей листовой прокатки.

Научная новизна заключается в следующем:

Предложен и научно обоснован подход к описанию области контактирования двух поверхностей как некомпактной среды, образующейся при взаимном внедрении пиков неровностей инструмента и обрабатываемой заготовки;

С использованием математического аппарата механики некомпактных сред получены аналитические зависимости для определения коэффициента трения при обработке металлов давлением с учетом параметров шероховатости контактирующих поверхностей, напряженного состояния на контакте и изменения механических свойств обрабатываемой заготовки в процессе деформации;

Установлены области допустимых значений коэффициента трения в процессах обработки металлов давлением при использовании законов трения Амантона-Кулона и Зибеля;

Обосновано применение функций пористости Грина для определения коэффициента трения на основе разработанного подхода и предложенных аналитических зависимостей.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

На основе предложенного алгоритма математической модели разработано программное обеспечение, позволяющее осуществлять моделирование изменения коэффициента трения при обработке металлов давлением;

Результаты диссертационной работы, материалы исследований и разработанное программное обеспечение «Автоматизированный расчет коэффициента пропорциональности в законе трения» были использованы при расчетах технологических режимов обжатий в условиях листопрокатного цеха № 9 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». На основании результатов проведена корректировка технологических карт и параметров модели второго уровня автоматизации стана горячей прокатки 5000.

Результаты диссертационной работы рекомендуется использовать в учебном процессе высших учебных заведений при подготовке инженеров по специальности 05.16.05 – Обработка металлов давлением;

Использование разработанного программного обеспечения, учитывающие влияние геометрических параметров поверхностей, напряженного состояния и механических свойств на поверхности контакта на величину коэффициента трения, позволяет, производить расчет энергосиловых параметров для различных процессов ОМД.

Реализация работы.

Результаты диссертационной работы приняты к внедрению в учебный процесс ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова» при подготовке инженеров по специальности «Обработка металлов давлением» и «Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия».

На основе разработанного подхода и компьютерной модели проведена корректировка технологических карт и модели прокатки второго уровня автоматизации стана горячей прокатки 5000 при производстве горячекатаного листа толщиной 14мм из стали марки К52 по ТУ 14-1-5586-2009 «Прокат листовой горячекатаный из стали классов прочности К52-К60, предназначенной для изготовления электросварных прямошовных труб диаметром 1020мм и 1067мм для магистральных нефтепроводов “ВСТО-2”, “БТС-2”».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на научно-технической конференции «Неделя металлов в Москве» ОАО АХК ВНИИМЕТМАШ им. А.И. Целикова (г. Москва, 2009), ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (2007, 2008, 2009 гг.), научных семинарах кафедры динамики и прочности машин при ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет» (г. Пермь, 2009) и кафедры наноматериалов научно-исследовательского института физики перспективных материалов при ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» (г. Уфа, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 2 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК и 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Текст диссертации изложен на 112 страницах машинописного текста, иллюстрирован 45 рисунками, содержит 11 таблиц и 66 формул и 3 приложения на трех листах. Библиографический список включает 105 наименований.


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