Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки
В работе выполнено сравнение силовых параметров процесса осесимметричной вытяжки, полученных в ходе проведения экспериментальных исследований, с результатами конечно-элементного моделирования, а также оценка деформируемости и дефектообразования при вытяжке. В роботі виконано порівняння силових парам...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2008
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7861 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки / А.В. Сатонин, А.А. Бегунов, А.А. Сатонин, В.В. Шевченко // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 1-2. — С. 61-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859658868942962688 |
|---|---|
| author | Сатонин, А.В. Бегунов, А.А. Сатонин, А.А. Шевченко, В.В. |
| author_facet | Сатонин, А.В. Бегунов, А.А. Сатонин, А.А. Шевченко, В.В. |
| citation_txt | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки / А.В. Сатонин, А.А. Бегунов, А.А. Сатонин, В.В. Шевченко // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 1-2. — С. 61-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | В работе выполнено сравнение силовых параметров процесса осесимметричной вытяжки, полученных в ходе проведения экспериментальных исследований, с результатами конечно-элементного моделирования, а также оценка деформируемости и дефектообразования при вытяжке.
В роботі виконано порівняння силових параметрів процесу осесиметричної витяжки, отриманих в ході проведення експериментальних досліджень, з результатами кінцево-елементного моделювання, а також оцінка деформованості та дефектоутворення при витяжці.
During the work comparison of the force condition of the axial-symmetric process drawing, obtained from the pilot studies with the results of finite-element modeling, as well as evaluation and deformability defect in forming.
|
| first_indexed | 2025-11-30T09:21:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-2 61
ВВЕДЕНИЕ
Осесимметричная вытяжка плоской заготов-
ки является одним из наиболее широко испо-
льзуемых процессов как с точки зрения полу-
чения готовых металлоизделий, так и с точки
зрения производства заготовок для последу-
ющих технологических операций, какими
является вытяжка цилиндрических заготовок
без утонения и с утонением стенки, обжим,
раздача и т.д. [1 – 3]. Технологические воз-
можности вытяжки во многом определяются
механическими свойствами и штампуемос-
тью материала заготовки, которые, в свою
очередь, в значительной мере зависят от рас-
пределения остаточных напряжений.
Основная пластическая деформация при
реализации процесса вытяжки сосредоточена
во фланце, расположенном на плоском торце
матрицы и на ее скругленной кромке. При этом,
вследствие изменения текущего значения на-
ружного радиуса фланца, расчетная схема и гра-
ничные условия зоны пластического формоиз-
менения, а вместе с ними и, собственно, напря-
женно-деформированное состояние металла не
является постоянными во времени.
Цель работы: сравнение силовых парамет-
ров процесса осесимметричной вытяжки, по-
лученных в ходе проведения эксперименталь-
ных исследований, с результатами конечно-эле-
ментного моделирования, а также оценка де-
формируемости и дефектообразования при
вытяжке.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Экспериментальные исследования производи-
ли с использованием оборудования пресса
усилием 2 МН, а также штамповой оснастки,
общий вид и конструкция которой иллюстри-
рованы рис. 1, при этом замеру подлежали уси-
лия на пуансоне и прижиме, а также ход пуан-
сона. Регистрация экспериментальных данных
производилась с использованием аналогово-
цифрового преобразователя с последующей об-
работкой полученных результатов.
В качестве примеров результатов экспери-
ментальных исследований на рис. 2 представ-
лены распределения усилий на пуансоне и при-
жиме при реализации процессов осесиммет-
ричной вытяжки листовой заготовки с началь-
ным диаметром заготовки 50 мм (см. рис. 2а)
и 55 мм (см. рис. 2б).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В рамках работы также были проведены тео-
ретические исследования процесса вытяжки
листовой заготовки с использованием пакета
конечно-элементного анализа LS-DYNA,
УДК 621.98.011: 621.983.3
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРОЦЕССА ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ВЫТЯЖКИ ПЛОСКОЙ ЗАГОТОВКИ
А.В. Сатонин, А.А. Бегунов, А.А. Сатонин, В.В. Шевченко
Донбасская государственная машиностроительная академия (Краматорск)
Украина
Поступила в редакцию 23.05.2008
В работе выполнено сравнение силовых параметров процесса осесимметричной вытяжки, полу-
ченных в ходе проведения экспериментальных исследований, с результатами конечно-элементного
моделирования, а также оценка деформируемости и дефектообразования при вытяжке.
Рис. 1. Общий вид штамповочной оснастки, применяе-
мой при проведении экспериментальных исследова-
ний процессов листовой штамповки плоских загото-
вок.
ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-262
предназначенного для решения задач механи-
ки деформируемого твердого тела, позволяю-
щего проводить расчеты с использованием
явного и неявного метода конечных элемен-
тов [4].
Исходная расчетная модель представлена
на рис. 3. При моделировании было исполь-
зовано допущение, что при вытяжке деформа-
ции инструмента пренебрежимо малы, поэто-
му инструмент принимали абсолютно жест-
ким, рабочие поверхности матрицы, пуансона
и прижима моделировались недеформируе-
мыми оболочечными элементами. При моде-
лировании листовой заготовки использова-
лись оболочечные элементы формулировки
Белычко-Цая с редуцированной формой
интегрирования и семиточечной схемой ин-
тегрирования по толщине [4]. Модель мате-
риала заготовки – трасверсально-анизотроп-
ный упругопластический с учетом диаграммы
предельных деформаций [5], которая пред-
ставлена на рис. 4, и условием пластичности
Хилла. Моделирование вытяжки осуществля-
лось путем задания перемещения пуансона
и прижима.
Поэтапные результаты моделирования вы-
тяжки плоской заготовки представлены в
таб. 1. По периметру заготовки (см. рис. 6) на-
блюдается складкообразование, а на участке
перехода с дна в стенку стаканчика – зона уто-
нения приводящая к отрыву дна, что наглядно
иллюстрируется оценкой вытяжки (см. таб. 1)
и результатами опытов (см. рис. 6).
Представленные на рис. 5а зависимости
силы вытяжки от времени имеют всплески,
что обусловлено использованием грубой про-
странственной дискретизацией и образовани-
ем складок при выходе заготовки из-под при-
жима и переходом их на скругленную форму
матрицы, что в совокупности с отработкой
контактных алгоритмов приводит к появле-
нию выбросов на графиках сил. Отмеченное
складкообразование наглядно проиллюстри-
ровано табл. 1, а также качественно и коли-
а)
б)
Рис. 2. Экспериментальные распределения усилий на
пуансоне и прижиме при реализации процесса осе-
симметричной вытяжки листовой заготовки: материал
– cталь 08кп, dn=30 мм, S0 = 0,5 мм; а) – d1 = 50 мм;
б) – d1 = 55 мм.
Рис. 3. Расчетная модель, 1 – пуансон, 2 – прижим,
3 – плоская заготовка, 4 – матрица.
Рис. 4. Кривая предельных деформаций [7].
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ВЫТЯЖКИ ПЛОСКОЙ ...
ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-2 63
чественно (11 складок в расчетной модели,
12 на реальной – см. рис. 6) совпадает с резу-
льтатами экспериментов. Более гладкие рас-
четные кривые сил, приведенные на рис. 5б,
получены с использованием адаптивной сет-
ки.
а)
б)
Рис. 5. Расчетные значения сил при вытяжке плоской
заготовки. 1 – пуансон, 2 – прижим, 3 – матрица.
Сравнивая расчетные и эксперименталь-
ные значения силовых параметров процесса
вытяжки можно заключить, что расхождение
составляет не более 10%, что свидетельствует
о удовлетворительном качестве расчета, а
указанное расхождение в основном связано
со сложностью определения коэффициента
трения на контактных поверхностях и его
непостоянство во времени.
В ходе расчета проводили оценку дефор-
мируемости материала заготовки с использо-
ванием диаграммы предельных деформаций,
представленной на рис. 7, там же представле-
но состояние заготовки на последнем этапе.
ВЫВОДЫ
В рамках работы были проведены теорети-
ческие исследования напряженно-деформи-
рованного состояния металла при реализации
процесса осесимметричной вытяжки листо-
вых заготовок с использованием пакета ко-
нечно-элементного анализа LS-DYNA, доста-
точная степень адекватности полученных ре-
зультатов подтверждена экспериментальны-
ми данными.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки
металлов давлением. – М.: Машиностроение,
1977. – 423 с.
2. Хурани М.К., Сатонин А.А. Численное мате-
матическое моделирование напряженно-де-
формированного состояния металла во флан-
це при вытяжке плоской осесимметричной
заготовки//В зб. наук. пр. “Удосконалення
процесів та обладнання обробки тиском у
металургії і машинобудуванні”. (Крама-
торськ). – 2001. – С.177-182.
а)
б) в)
Рис. 6. Виды дефектов при вытяжке.
Рис. 7. Диаграмма предельных деформаций.
А.В. САТОНИН, А.А. БЕГУНОВ, А.А. САТОНИН, В.В. ШЕВЧЕНКО
ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-264
3. Сатонин А.В. Численное конечно-разностное
математическое моделирование напряженно-
деформированного состояния металла при
реализации различных схем обработки метал-
лов давлением// В зб. наук. пр. “Удоскона-
лення процесів та обладнання обробки тис-
ком у металургії і машинобудуванні”. (Крама-
торськ). – 2001. – С. 559-565.
Таблица 1
Результаты моделирования по времени
t, c Распределение напряжений
по Мизесу, ГПа
Толшина оболочечных
элементов, мм Оценка вытяжки
2
4
6
8
10
4. Hallquist, J.O., “Theoretical manual for DY-
NA3D”, Livermore Software Technology Corpo-
ration//Rept. UCID-19501.
5. Романовский В.П. Справочник по холодной
штамповке. 6-е изд. перераб. и доп. – Л,: Ма-
шиностроение. Лениигр. отд-ние, 1979. –
520 с.
THE ORETICAL AND EXPERIMENTAL
RESEARCHES OF PROCESS OF
AXIAL-SYMMETRIC EXTRACTION
OF FLAT ARTICLES
A.A. Satonin, A.A. Begunov,
A.A. Satonin, V.V. Shevchenko
During the work comparison of the force condition
of the axial-symmetric process drawing, obtained
from the pilot studies with the results of finite-ele-
ment modeling, as well as evaluation and defor-
mability defect in forming.
ТЕОРЕТИЧНІ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ
ОСЕСИМЕТРИЧНОЇ ВИТЯЖКИ
ПЛАСКОЇ ЗАГОТІВКИ
О.В. Сатонін, А.А. Бегунов,
А.О. Сатонін, В.В. Шевченко
В роботі виконано порівняння силових пара-
метрів процесу осесиметричної витяжки, отрима-
них в ході проведення експериментальних дос-
ліджень, з результатами кінцево-елементного
моделювання, а також оцінка деформованості та
дефектоутворення при витяжці.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ВЫТЯЖКИ ПЛОСКОЙ ...
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7861 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T09:21:04Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сатонин, А.В. Бегунов, А.А. Сатонин, А.А. Шевченко, В.В. 2010-04-19T14:42:25Z 2010-04-19T14:42:25Z 2008 Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки / А.В. Сатонин, А.А. Бегунов, А.А. Сатонин, В.В. Шевченко // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 1-2. — С. 61-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7861 621.98.011: 621.983.3 В работе выполнено сравнение силовых параметров процесса осесимметричной вытяжки, полученных в ходе проведения экспериментальных исследований, с результатами конечно-элементного моделирования, а также оценка деформируемости и дефектообразования при вытяжке. В роботі виконано порівняння силових параметрів процесу осесиметричної витяжки, отриманих в ході проведення експериментальних досліджень, з результатами кінцево-елементного моделювання, а також оцінка деформованості та дефектоутворення при витяжці. During the work comparison of the force condition of the axial-symmetric process drawing, obtained from the pilot studies with the results of finite-element modeling, as well as evaluation and deformability defect in forming. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки Теоретичні та експериментальні дослідження процесу осесиметричної витяжки пласкої заготівки The theoretical and experimental researches of process of axial-symmetric extraction of flat articles Article published earlier |
| spellingShingle | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки Сатонин, А.В. Бегунов, А.А. Сатонин, А.А. Шевченко, В.В. |
| title | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки |
| title_alt | Теоретичні та експериментальні дослідження процесу осесиметричної витяжки пласкої заготівки The theoretical and experimental researches of process of axial-symmetric extraction of flat articles |
| title_full | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки |
| title_fullStr | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки |
| title_full_unstemmed | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки |
| title_short | Теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки |
| title_sort | теоретические и экспериментальные исследования процесса осесимметричной вытяжки плоской заготовки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7861 |
| work_keys_str_mv | AT satoninav teoretičeskieiéksperimentalʹnyeissledovaniâprocessaosesimmetričnoivytâžkiploskoizagotovki AT begunovaa teoretičeskieiéksperimentalʹnyeissledovaniâprocessaosesimmetričnoivytâžkiploskoizagotovki AT satoninaa teoretičeskieiéksperimentalʹnyeissledovaniâprocessaosesimmetričnoivytâžkiploskoizagotovki AT ševčenkovv teoretičeskieiéksperimentalʹnyeissledovaniâprocessaosesimmetričnoivytâžkiploskoizagotovki AT satoninav teoretičnítaeksperimentalʹnídoslídžennâprocesuosesimetričnoívitâžkiplaskoízagotívki AT begunovaa teoretičnítaeksperimentalʹnídoslídžennâprocesuosesimetričnoívitâžkiplaskoízagotívki AT satoninaa teoretičnítaeksperimentalʹnídoslídžennâprocesuosesimetričnoívitâžkiplaskoízagotívki AT ševčenkovv teoretičnítaeksperimentalʹnídoslídžennâprocesuosesimetričnoívitâžkiplaskoízagotívki AT satoninav thetheoreticalandexperimentalresearchesofprocessofaxialsymmetricextractionofflatarticles AT begunovaa thetheoreticalandexperimentalresearchesofprocessofaxialsymmetricextractionofflatarticles AT satoninaa thetheoreticalandexperimentalresearchesofprocessofaxialsymmetricextractionofflatarticles AT ševčenkovv thetheoreticalandexperimentalresearchesofprocessofaxialsymmetricextractionofflatarticles |