Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2020

Розмір шрифту: 
Використання критеріїв руйнування програмного комплексу DEFORM для аналізу процесів витягування
Я. А. Огрудков, І. М. Максимів, М. О. Застеба, М. В. Орлюк

Остання редакція: 2020-05-12

Тези доповіді


УДК 621.7.043

Я.А. Огрудков, І.М. Максимів, М.О. Застеба, М.В. Орлюк

 

Використання критеріїв руйнування програмного комплексу Deform для аналізу процесів витягування

 

Сучасне виробництво в машинобудуванні нерозривно пов’язане з використанням програмних комплексів, які дозволяють оптимізувати виробничий процес як на стадії проектування, так і безпосередньо на стадії виробництва.

При розробці технологічних процесів обробки металів тиском також широко використовуються різноманітні комп’ютерні системи (Deform, QForm, та ін.), які у своїй більшості базуються на методі скінчених елементів. Проте головна проблема використання таких систем – відсутність механізму відтворення процесу руйнування матеріалу при перевищені допустимих ступенів деформації за даної схеми напруженого стану.

Для прогнозування моменту руйнування матеріалу в процесі моделювання використовується критерій руйнування. Досягнення критерієм критичних значень при моделюванні сигналізує про високу ймовірність руйнування матеріалу в реальному процесі деформування. Але програмні комплекси, наприклад Deform, пропонують велику кількість різноманітних критеріїв руйнування [1] за відсутності критичних значень цих критеріїв для формозмінних операції з різними схемами напруженого стану.

В даній роботі представленні результати досліджень, метою яких було встановлення можливості використання для аналізу процесу витягування при моделюванні в DEFORM таких критеріїв руйнування як Cockcroft-Latham, Freudenthal, Ayada, McClintock та Zhao-Kuhn.

В якості тестової використана задача по витягуванню з притискачем заготовки із сталі 20 діаметром 90 мм та товщиною 2,5 мм з граничним коефіцієнтом витягування 0,508, при якому в реальних умовах ще не відбувається руйнування заготовки [2].

За результатами моделювання критерії Cockcroft-Latham та Freudenthal дали практично однакові критичні значення –330 МПа та 320МПа відповідно за результатами 2D-моделювання та 360…370 МПа та 320…330 МПа при 3D‑моделюванні (межа міцності сталі 20 390 МПа). Проте ці критерії не відносні, тому використання отриманих критичних значень можливе лише при моделюванні деформування сталі 20 за подібної схеми напружено-деформованого стану.

Критичні значення критерію Ayada при 2D-моделюванні становить приблизно 0,27, а при 3D-моделюванні знаходиться в межах 0,3…0,31. Однак отриманий діапазон значень даного критерію досить вузький, що може ускладнювати вибір оптимального варіанту деформування зі ступенями деформацій, близькими до граничних, коли прийняття рішення буде залежати від сотих або навіть тисячних у розрахованому значені даного критерію.

Критичне значення критерію McClintock за результатами 2D‑моделювання склало 1,12, а за результатами 3D-моделювання - 1,25…1,3. Даний критерій дає більш широкий діапазон значень, що полегшує оптимізацію процесів деформування за результатами моделювання, але отримані граничні значення можуть негативно сприйматися вітчизняними дослідниками, для яких значення критерію руйнування не мають перевищувати 1.

Найменш прийнятним для аналізу нестаціонарного процесу деформування (перший перехід витягування) виявився критерій Zhao-Kuhn (силовий критерій). При використанні даного критерію для визначення дійсного положення небезпечної зони, де можливе руйнування матеріалу в процесі деформування, необхідно проаналізувати усю базу отриманих результатів. А з урахуванням того, результати моделювання зберігаються з певним кроком, потрібні для аналізу результати можуть бути втрачені.

Отримані результати досліджень можуть використовуватись для подальших досліджень та оптимізації процесів витягування.

 

Ключові слова: штампування, витягування, чисельне моделювання, критерій руйнування, оптимізація

 

 

Посилання

1. Власов А.В. Расчет поврежденности металла при холодной радиальной ковке по результатам конечно-элементного моделирования в программе Deform 3D / А.В. Власов // Состояние, проблемы и перспективы развития кузнечно-прессового машиностроения и обработки давлением: сборник докладов и материалов IX Конгресса «Кузнец-2009». – Рязань, 2009. – С. 204–218.

2. Орлюк М.В. Граничні значення критеріїв руйнування при моделюванні процесів витягування в середовищі DEFORM // Обработка материалов давлением: сборник научных трудов. – Краматорск: ДГМА, 2017. – № 2(45). – С. 22-29. – Режим доступу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/27990, http://www.dgma.donetsk.ua/science_public/omd/omd_2(45)_2017/article/6.pdf

Ключові слова


штампування; витягування; моделювання; критерій руйнування

Посилання


1. Власов А.В. Расчет поврежденности металла при холодной радиальной ковке по результатам конечно-элементного моделирования в программе Deform 3D / А.В. Власов // Состояние, проблемы и перспективы развития кузнечно-прессового машиностроения и обработки давлением: сборник докладов и материалов IX Конгресса «Кузнец-2009». – Рязань, 2009. – С. 204–218.

 

2. Орлюк М.В. Граничні значення критеріїв руйнування при моделюванні процесів витягування в середовищі DEFORM // Обработка материалов давлением: сборник научных трудов. – Краматорск: ДГМА, 2017. – № 2(45). – С. 22-29. – Режим доступу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/27990http://www.dgma.donetsk.ua/science_public/omd/omd_2(45)_2017/article/6.pdf