В связи с техническими работами в центре обработки данных, часть прикреплённых файлов в настоящее время недоступна.
 

Исследование поведения сплавов в технологических процессах со сложным локальным нагружением материалаНИР

Investigation of the behaviour of the alloys in the technological processes with the local complex loading of material

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 9 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Исследование поведения сплавов в технологических процессах со сложным локальным нагружением материала
Результаты этапа: Произведен анализ существующих технологических процессов ОМД, в которых воздействие на формуемую заготовку происходит локально. Выявлены два основных класса таких процессов: листовая формовка и объемная формовка. Проведен подробный анализ публикаций, посвященных двум процессам объемной формовки: поперечной раскатке и торцевой развальцовке. Анализ технических данных, найденных в литературе и экспериментальных данных, позволил прийти к ряду заключений о механизме деформирования в процессах поперечной раскатки и основных причинах возникновения различных видов разрушения. По результатам проведенных анализов теоретических, численных и экспериментальных данных сделаны предположения о характере напряженного состояния различных точек деформируемого тела в процессе поперечной раскатки. Для численной проверки всех сформулированных предположений была создана конечно-элементная модель процесса в программном пакете QForm. Начата разработка упрощенных моделей, позволяющих моделировать отдельные аспекты рассматриваемого технологического процесса. Проведены тестовые эксперименты на реверсивное кручение образцов из титанового сплава.
2 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Исследование поведения сплавов в технологических процессах со сложным локальным нагружением материала
Результаты этапа: C использованием конечно-элементной модели ротационной вытяжки (торцевой раскатки) в пакете QForm выполнен расчет двух реальных процессов раскатки труб из стали 3430 и титанового сплава Ti-6Al-4V на машине с тремя роликами при комнатной температуре. Проведено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными (траектории движения роликов, усилия на роликах, толщина трубы, удлинение трубы, пружинение). Сделан обзор литературы, посвященной построению зависимостей для оценки кинетики течения материала и НДС в данном процессе. Продолжены работы по модификации и оптимизации конечно-элементной модели процесса с целью сокращения времени расчета. По результатам моделирования было установлено, что история деформирования в различных точках заготовки имеет существенно немонотонный и временами знакопеременный характер с резкими сменами вида напряженно-деформированного состояния. Проведен анализ публикаций, содержащих результаты экспериментов на сложное циклическое нагружение и варианты определяющих соотношений для их описания; выбраны для расчетов два варианта и указан набор экспериментов для их идентификации. Выбраны типоразмеры образцов для зачетных экспериментов, проведены тестовые испытания.
3 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Исследование поведения сплавов в технологических процессах со сложным локальным нагружением материала
Результаты этапа: Произведен анализ технологических процессов ОМД, в которых воздействие на формуемую заготовку происходит локально и процесс ротационной вытяжки труб был выбран для изучения как наиболее сложный и интересный с точки зрения механики. Работа была начата с проведения подробного анализа публикаций, посвященных этому процуссу. Анализ технических и экспериментальных данных, найденных в литературе, позволил прийти к ряду заключений об основных задачах механики – связанных с ротационной вытяжкой, в числе которых понимание механизма деформирования, достоверное определение напряженно-деформируемого сосояния (НДС) в различных зонах заготовки, связь НДС и технологических параметров процесса, а также выяснение основных причин возникновения различных видов разрушения. По результатам проведенных анализов был сформулирован ряд гипотез о механизмах деформирования и разрушения,ф также сделаны предположения о характере напряженного состояния различных точек деформируемого тела в процессе поперечной раскатки. Для численной проверки всех сформулированных предположений была создана конечно-элементная модель процесса в программном пакете QForm® с использованием упруго-пластической модели материала с изотропным упрочнением. C её помощью выполнен расчет двух реальных процессов раскатки труб из стали 3430 и титанового сплава Ti-6Al-4V на машине с тремя роликами при комнатной температуре. Проведено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными (траектории движения роликов, усилия на роликах, толщина трубы, удлинение трубы, пружинение). Полученные данные вполне подтвердили гипотезы о механизме деформирования и кинематике процесса, однако возникновение шевронных трещин не нашло логического объяснения, поднимая вопрос о точности предсказания НДС в местах разрушения. В процессе анализа было установлено, что история деформирования в различных точках заготовки имеет существенно немонотонный и временами знакопеременный характер с резкими сменами вида напряженно-деформированного состояния и, возможно, использование модели изотропного упрочнения некорректно для данного процесса. Для выбора более адекватной модели, был проведен анализ публикаций, содержащих результаты экспериментов на сложное циклическое нагружение и варианты определяющих соотношений для их описания, в результате которых было выбрано две модели – Шабоша и Маркина. Для нахождения материальных констант выбранных моделей и калиброки векторных критериев разрушения была изготовлена серия образцов из титанового сплава Ti-6Al-4V, сформулированы программы испытаний и проведены тестовые эксперименты на кручение, реверсивное кручение и сложное нагружение. К сожалению, в связи с ограничениями связанными с COVID-19 запланированные эксперименты не были завершены к концу проекта, однако будут продолжены в 2021.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".