А.В. Пилипенко, А.А. Федотов, Ю.Ю. Степашина
1. Постановка задачи
Листовой материал, подвергаемый штамповке, как правило, обладает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой материала, технологическими режимами его получения, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов.
При анализе технологических процессов обработки металлов давлением часто анизотропию в плоскости листа оценивают средним значением R, вычисленным по формуле (1):
(1)
Где - коэффициент анизотропии, который представляет собой отношение логарифмических деформаций по ширине и толщине образца, вырезанного под углом ? = 0, 45 и 90 градусов соответственно к направлению прокатки при испытании его на растяжение.
Ряд процессов обработки металлов давлением, таких как вытяжка, обжим, раздача и другие, протекают в условиях плоского напряженного состояния листовой заготовки. Теоретические исследования напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов этих процессов выполняются на основе уравнений плоского напряженного состояния.
Так, например, для плоского напряженного состояния трансверсально-изотропного тела условие текучести в главных напряжениях имеет вид:
(2)
(3)
(4)
Где ?? - параметр Лодэ-Надаи, характеризующий вид напряженного состояния.
Требовалось создать программу, производящую расчет значения главных напряжений ?1 и ?3 и построить зависимости ?1 и ?3 от вида напряженного состояния, характеризующегося параметром Лодэ-Надаи, и коэффициента анизотропии заготовки.
2. ВУЗ, кафедра, на которой внедрено решение
Решение данной задачи внедрено на кафедре «Автоматизированные процессы бесстружковой обработки» Орловского государственного технического университета в курсе исследовательских и лабораторных работ по дисциплинам «Теория пластичности», «Технологические процессы», «Теория обработки металлов давлением».
3. Описание решения
Для выполнения поставленной задачи был выбран графический язык программирования LabVIEW, В LabVIEW имеется масса встроенных математических функций, которые позволяют решать модели различной сложности и представлять результаты в наглядном инженеру виде.
Для решения системы уравнений (1)-(4) относительно ?1 и ?3 , запишем условие текучести в другой форме:
Программа создана в графической среде программирования LabVIEW 8.0. Она обеспечивает: расчет системы уравнений, занесение множества результатов в таблицу, построение графиков, сохранение в отчет графиков и таблицы результатов. В программе используются две структуры: Case Structure, с подключенным к ней Radio Buttons для управления переменными, и цикл For Loop для последовательной смены значений в заданном интервале (рисунок 1- примеры фрагментов блок-диаграмм).
1 2
Рисунок 1 - Фрагмент блок-диаграмм программы решения системы уравнений, где
R и ?? варьируются в заданных значениях: R =т -1 до 1, а ?? = 0,25 до 2,25; 2: R = -1 до 1,
?? =const;
Рисунок 2 – Лицевая панель работы прибора по определению главных напряжений
В расчетах принято изменение ?? в пределах и коэффициента анизотропии в пределах . Установлено, что при возможном изменении параметра Лодэ-Надаи ?? , величина ?i может меняться в более широких пределах по сравнению с изотропными телами, где R=1. Наибольшее различие имеет место при ?? =0, соответствующем сдвигу, и может достигать 30%. С уменьшением анизотропии оно увеличивается, а при увеличении коэффициента анизотропии уменьшается.
4. Используемое оборудование и программное обеспечение National Instruments
Среда графического программирования – LabVIEW 8.0
5. Перспективы внедрения и развития решения
Приведенная программа является частью комплексной задачи исследования процессов обжима и раздачи. Разрабатывается программа для решения математических моделей процесса шейкообразования трубной заготовки и устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок при обжиме и раздачи, а также модели совмещенного процесса. Решение задачи стандартными способами (программированием на Си или Паскаль) не обеспечивает быстрого и наглядного решения.
Программа может быть использована для автоматизации управления процессами обжима и раздачи, что позволит определить критические деформации, когда процесс деформирования становится неустойчивым, что приводит к ухудшению качества и разрушению материала.
6. Список литературы
[1]. Теория упругости / Под ред. Л.Д.Ландау и Е.М Лифшиц – «Наука», 1987. 245 с.
[2]. Основы теории пластичности / Под ред. Л.М. Качанова - «Наука», 1969. 417 с.
[3]. Пластичность / Под ред. А.А. Ильюшина - «ОГИЗ», 1948. 377 с.
[4]. А.Я. Суранов LabVIEW 7: справочник по функциям. Москва.: ДМК Пресс, 2005. 512 с.
[5]. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов/ Монография. О.В. Пилипенко –ТулГУ, Тула, 2007.150 с.
< Предыдущая | Следующая > |
---|