Numerical modeling ng mga proseso ng pagputol. Numerical modeling ng mga proseso ng pagputol ng mga elastoviscoplastic na materyales sa isang three-dimensional na setting. Mga salik na nakakaimpluwensya sa proseso ng pagbuo ng chip

BULLETIN NG TOMSK STATE UNIVERSITY Mathematics at mechanics

MEKANIKO

A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin

NUMERICAL SIMULATION NG HIGH-SPEED ORTHOGONAL CUTTING NG METAL PROCESSES1

Ang mga proseso ng high-speed orthogonal cutting ng mga metal gamit ang finite element method ay numerical na pinag-aralan sa loob ng framework ng isang elastoplastic na modelo ng medium sa cutting speed range na 1 - 200 m/s. Ang pamantayan sa paghihiwalay ng chip ay limitahan ang halaga tiyak na enerhiya ng mga deformation ng paggugupit. Natukoy ang pangangailangang gumamit ng karagdagang criterion para sa pagbuo ng chip, kung saan iminungkahi ang isang limitadong halaga ng tiyak na dami ng microdamage.

Mga keyword: high-speed cutting, numerical modeling, finite element method.

Mula sa pisikal na pananaw, ang proseso ng pagputol ng mga materyales ay isang proseso ng matinding plastic deformation at pagkasira, na sinamahan ng friction ng mga chips sa front surface ng cutter at friction ng rear surface ng tool sa cutting surface, na nagaganap sa ilalim kundisyon mataas na presyon at bilis ng pag-slide. Ang mekanikal na enerhiya na ginugol sa kasong ito ay nagbabago sa thermal energy, na kung saan ay may malaking impluwensya sa mga pattern ng pagpapapangit ng cut layer, cutting forces, wear at tibay ng tool.

Ang mga produkto ng modernong mechanical engineering ay nailalarawan sa pamamagitan ng paggamit ng mataas na lakas at mahirap na proseso na mga materyales, isang matalim na pagtaas sa mga kinakailangan para sa katumpakan at kalidad ng mga produkto, at isang makabuluhang komplikasyon ng mga istrukturang anyo ng mga bahagi ng makina na nakuha sa pamamagitan ng pagputol. Samakatuwid ang proseso machining nangangailangan ng patuloy na pagpapabuti. Sa kasalukuyan, ang isa sa mga pinaka-promising na lugar para sa naturang pagpapabuti ay ang high-speed processing.

1 Ang gawain ay isinagawa sa tulong pinansyal ng Russian Foundation pangunahing pananaliksik(mga proyekto 07-08-00037, 08-08-12055), RFBR at Pangangasiwa Rehiyon ng Tomsk(proyekto 09-08-99059), Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation sa loob ng balangkas ng AVTsP "Pag-unlad ng potensyal na pang-agham mataas na paaralan"(proyekto 2.1.1/5993).

ang paggamit ng mga numerical na pamamaraan, kung saan, na may kaugnayan sa problemang isinasaalang-alang, ang paraan ng may hangganan na elemento ay pinakamalawak na ginagamit.

Sa gawaing ito, ang mga proseso ng high-speed cutting ng mga metal ay pinag-aaralan ayon sa numero sa pamamagitan ng finite element method sa isang two-dimensional plane-strain formulation sa loob ng framework ng isang elastoplastic na modelo ng medium.

Ang mga kalkulasyon ng numero ay gumagamit ng isang modelo ng isang nasira na daluyan, na nailalarawan sa pamamagitan ng posibilidad ng pagsisimula at pag-unlad ng mga bitak dito. Ang kabuuang dami ng daluyan ay binubuo ng hindi nasirang bahagi nito, na sumasakop sa dami ng likido at nailalarawan sa density ng pc, pati na rin ang mga bitak na sumasakop sa dami ng likido, kung saan ang density ay ipinapalagay na zero. Ang average na density ng medium ay nauugnay sa mga ipinasok na parameter sa pamamagitan ng kaugnayan p = pc (Zhs / Zh). Ang antas ng pinsala sa daluyan ay nailalarawan sa pamamagitan ng tiyak na dami ng mga bitak V/ = Ж//(Ж р).

Ang sistema ng mga equation na naglalarawan sa hindi matatag na adiabatic (kapwa sa panahon ng elastic at plastic deformation) na paggalaw ng isang compressible medium ay binubuo ng mga equation ng continuity, motion, energy:

kung saan ang p ay density, r ay oras, u ay ang velocity vector na may mga bahagi na u, sty = - (P+Q)5jj + Bu ay ang mga bahagi ng stress tensor, E ay ang tiyak na panloob na enerhiya, ay ang mga bahagi ng strain rate tensor, P = Pc (p /рс) - average na presyon, Рс - presyon sa tuluy-tuloy na bahagi (buong bahagi) ng sangkap, 2 - artipisyal na lagkit, Bu - mga bahagi ng stress deviator.

Ang pagmomodelo ng "maraming" mga bali ay isinasagawa gamit ang isang kinetic na modelo ng aktibong uri ng bali:

Kapag lumilikha ng modelo, ipinapalagay na ang materyal ay naglalaman ng mga potensyal na mapagkukunan ng pagkasira na may isang epektibong tiyak na dami ng V:, kung saan ang mga bitak (o mga pores) ay nabuo at lumalaki kapag ang tensile pressure Рc ay lumampas sa isang tiyak na kritikal na halaga Р = Р)У\ /(У\ + V/ ), na bumababa habang lumalaki ang mga resultang microdamage. Ang mga constants VI, V2, Pk, K/ ay pinili sa pamamagitan ng paghahambing ng mga resulta ng mga kalkulasyon at mga eksperimento sa pagtatala ng bilis ng likod na ibabaw kapag ang sample ay na-load ng mga pulso ng compression ng eroplano. Ang parehong hanay ng mga constant ng materyal ay ginagamit upang kalkulahin ang parehong paglaki at pagbagsak ng mga bitak o pores, depende sa tanda ng Pc.

Ang presyon sa isang buo na substansiya ay itinuturing na isang function ng tiyak na volume at tiyak na panloob na enerhiya at tinutukoy sa buong hanay ng mga kondisyon ng paglo-load.

Pagbubuo ng problema

Shu(ri) = 0;

0 kung |Рс |< Р* или (Рс >P* at Y^ = 0),

^ = | - я§п (Рс) к7 (Рс | - Р*)(У2 + У7),

kung Rs< -Р* или (Рс >P* at Y^ > 0).

ay kinakalkula gamit ang Mie-Grüneisen type equation ng estado, kung saan ang mga coefficient ay pinili batay sa Hugoniot shock adiabatic constants a at b.

Iniuugnay ng mga constitutive relations ang mga bahagi ng stress deviator at ang strain rate tensor at ginagamit ang Jaumann derivative. Upang ilarawan ang daloy ng plastik, ginagamit ang kundisyon ng Mises. Ang mga dependencies ay isinasaalang-alang mga katangian ng lakas kapaligiran (shear modulus G at dynamic yield strength o) sa temperatura at antas ng pagkasira ng materyal.

Ang pagmomodelo ng proseso ng paghihiwalay ng chip mula sa workpiece ay isinagawa gamit ang criterion ng pagkasira ng mga kinakalkula na elemento ng workpiece, at ginamit ang isang diskarte na katulad ng simulation modeling ng pagkasira ng materyal na uri ng pagguho. Ang paglilimita ng halaga ng tiyak na enerhiya ng mga deformation ng gupit na Esh ay ginamit bilang isang criterion para sa pagkasira - isang criterion para sa paghihiwalay ng chip. Ang kasalukuyang halaga ng enerhiya na ito ay kinakalkula gamit ang formula:

Ang kritikal na halaga ng tiyak na enerhiya ng mga deformation ng paggugupit ay nakasalalay sa mga kondisyon ng pakikipag-ugnayan at itinatakda ng pag-andar ng paunang bilis ng epekto:

Esh = abo + bsh U0 , (6)

kung saan ang abo, bsh ay mga pare-parehong materyal. Kapag ang Esh > Esch sa isang computational cell, ang cell na ito ay itinuturing na nawasak at aalisin mula sa karagdagang mga kalkulasyon, at ang mga parameter ng mga kalapit na cell ay isinasaayos na isinasaalang-alang ang mga batas sa konserbasyon. Ang pagsasaayos ay binubuo ng pag-alis ng masa ng nasirang elemento mula sa masa ng mga node na kabilang sa elementong ito. Kung sa kasong ito ang masa ng anumang yunit ng pagkalkula ay nagiging

nagiging zero, pagkatapos ang node na ito ay itinuturing na nawasak at aalisin din sa karagdagang mga kalkulasyon.

Mga resulta ng pagkalkula

Ang mga kalkulasyon ay isinagawa para sa mga bilis ng pagputol mula 1 hanggang 200 m / s. Mga sukat ng gumaganang bahagi ng tool: haba ng tuktok na gilid 1.25 mm, gilid gilid 3.5 mm, rake anggulo 6°, likod anggulo 6°. Ang steel plate na pinoproseso ay may kapal na 5 mm, isang haba na 50 mm, at isang cutting depth na 1 mm. Ang materyal ng workpiece na pinoproseso ay St3 steel, ang materyal ng gumaganang bahagi ng tool ay isang siksik na pagbabago ng boron nitride. Ang mga sumusunod na halaga ng mga constant ng materyal ng workpiece ay ginamit: p0 = 7850 kg/m3, a = 4400 m/s, b = 1.55, G0 = 79 GPa, o0 = 1.01 GPa, V = 9.2-10"6 m3/ kg, V2 = 5.7-10-7 m3/kg, K= 0.54 m-s/kg, Pk = -1.5 GPa, abo = 7-104 J/kg, bsh = 1.6 -10 m/s ng tool ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga constants p0 = 3400 kg/m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, y0 = 0, G0 = 330 GPa, kung saan ang K1, K2, K3 ay ang mga constant ng equation ng estado sa Mie-Grüneisen form.

Ang mga resulta ng pagkalkula ng proseso ng pagbuo ng chip kapag gumagalaw ang pamutol sa bilis na 10 m/s ay ipinakita sa Fig. 1. Mula sa mga kalkulasyon ay sumusunod na ang proseso ng pagputol ay sinamahan ng matinding plastic deformation ng workpiece na pinoproseso sa paligid ng dulo ng cutter, na, kapag nabuo ang mga chips, ay humahantong sa isang malakas na pagbaluktot ng orihinal na hugis ng mga elemento ng disenyo na matatagpuan sa kahabaan ng linya ng paggupit. Sa gawaing ito, ginagamit ang mga linear na triangular na elemento, na, kasama ang kinakailangang maliit na hakbang sa oras na ginamit sa mga kalkulasyon, tinitiyak ang katatagan ng pagkalkula sa kaganapan ng makabuluhang pagpapapangit,

kanin. 1. Hugis ng chip, workpiece at gumaganang bahagi ng cutting tool sa mga oras na 1.9 ms (a) at 3.8 ms (b) kapag gumagalaw ang cutter sa bilis na 10 m/s

hanggang sa matugunan ang pamantayan sa paghihiwalay ng chip. Sa bilis ng pagputol na 10 m/s at mas mababa, ang mga lugar ay lilitaw sa sample kung saan ang chip separation criterion ay hindi na-trigger sa isang napapanahong paraan (Larawan 1, a), na nagpapahiwatig ng pangangailangan na gumamit ng alinman sa karagdagang criterion o palitan ang ginamit. criterion na may bago. Bilang karagdagan, ang pangangailangan upang ayusin ang pamantayan ng pagbuo ng chip ay ipinahiwatig ng hugis ng ibabaw ng chip.

Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 2 ang mga patlang ng temperatura (sa K) at tiyak na enerhiya ng mga deformasyon ng paggugupit (sa kJ/kg) sa bilis ng pagputol na 25 m/s sa oras na 1.4 ms pagkatapos ng pagsisimula ng pagputol. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang patlang ng temperatura ay halos magkapareho sa larangan ng tiyak na enerhiya ng mga deformasyon ng paggugupit, na nagpapahiwatig na

kanin. 2. Mga patlang at isoline ng temperatura (a) at tiyak na enerhiya ng mga deformasyon ng gupit (b) sa oras na 1.4 ms kapag gumagalaw ang cutter sa bilis na 25 m/s

rehimen ng temperatura sa panahon ng high-speed cutting ay natutukoy pangunahin sa pamamagitan ng plastic deformation ng materyal na workpiece. SA sa kasong ito ang maximum na mga halaga ng temperatura sa mga chips ay hindi lalampas sa 740 K, sa workpiece -640 K. Sa panahon ng proseso ng pagputol, higit pa mataas na temperatura(Larawan 2, a), na maaaring humantong sa pagkasira ng mga katangian ng lakas nito.

Ang mga resulta ng pagkalkula na ipinakita sa Fig. 3 ay nagpapakita na ang mga pagbabago sa gradient sa tiyak na dami ng microdamage sa harap ng cutter ay mas malinaw kaysa sa mga pagbabago sa enerhiya ng shear strains o temperatura, samakatuwid, sa mga kalkulasyon, ang limitasyon ng halaga ng partikular na dami ng microdamages ay maaaring gamitin (nang nakapag-iisa. o bilang karagdagan) sa mga kalkulasyon bilang isang pamantayan para sa paghihiwalay ng chip.

0,1201 0,1101 0,1001 0,0901 0,0801 0,0701 0,0601 0,0501 0,0401 0,0301 0,0201 0,0101

kanin. 3. Mga field ng tiyak na dami ng microdamage (sa cm/g) sa oras na 1.4 ms kapag gumagalaw ang cutter sa bilis na 25 m/s

Konklusyon

Batay sa nakuha na mga resulta ng pagkalkula, itinatag na ang likas na katangian ng pamamahagi ng mga linya ng antas ng tiyak na enerhiya ng mga deformation ng gupit at temperatura sa sobrang mataas na bilis ang bilis ng pagputol ay pareho sa mga bilis ng pagputol ng pagkakasunud-sunod ng 1 m / s, at ang mga pagkakaiba-iba ng husay sa mode ay maaaring lumitaw dahil sa pagkatunaw ng materyal ng workpiece, na nangyayari lamang sa isang makitid na layer na nakikipag-ugnay sa tool, pati na rin dahil sa pagkasira ng mga katangian ng lakas ng materyal ng gumaganang bahagi ng tool.

Natukoy ang isang parameter ng proseso - ang tiyak na dami ng microdamage - ang limitasyon ng halaga na maaaring magamit bilang isang karagdagang o independiyenteng pamantayan para sa pagbuo ng chip.

PANITIKAN

1. Petrushin S.I. Pinakamainam na disenyo ng gumaganang bahagi ng mga tool sa paggupit // Tomsk: Publishing house Tom. Politeknikong Unibersidad, 2008. 195 p.

2. Sutter G., Ranc N. Mga field ng temperatura sa isang chip sa panahon ng high-speed orthogonal cutting - Isang pang-eksperimentong pagsisiyasat // Int. J. Mga Machine Tool at Paggawa. 2007. Hindi. 47. P. 1507 - 1517.

3. Miguelez H., Zaera R., Rusinek A., Moufki A. at Molinari A. Numerical modeling ng orthogonal cutting: Impluwensya ng mga kondisyon ng pagputol at criterion ng paghihiwalay // J. Phys. 2006. V. IV. Hindi. 134. P. 417 - 422.

4. Hortig C., Svendsen B. Simulation ng chip formation sa panahon ng high-speed cutting // J. Materials Processing Technology. 2007. Hindi. 186. P. 66 - 76.

5. Campbell C.E., Bendersky L.A., Boettinger W.J., Ivester R. Microstructural characterization ng Al-7075-T651 chips at workpiece na ginawa ng high-speed machining // Materials Science and Engineering A. 2006. No. 430. P. 15 - 26.

6. Zelepugin S.A., Konyaev A.A., Sidorov V.N. at iba pa. Eksperimento at teoretikal na pag-aaral ng banggaan ng isang grupo ng mga particle na may mga elemento ng proteksyon ng spacecraft // Space Research. 2008. T. 46. Blg. 6. P. 559 - 570.

7. Zelepugin S.A., Zelepugin A.S. Pagmomodelo ng pagkasira ng mga hadlang sa panahon ng isang napakabilis na epekto ng isang pangkat ng mga katawan // Chemical Physics. 2008. T. 27. Blg. 3. P. 71 - 76.

8. Ivanova O.V., Zelepugin S.A. Kondisyon para sa magkasanib na pagpapapangit ng mga bahagi ng pinaghalong sa panahon ng pag-compact ng shock wave // Bulletin ng TSU. Matematika at mekanika. 2009. Blg. 1(5). pp. 54 - 61.

9. Kanel G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Pananaliksik mekanikal na katangian mga materyales sa ilalim ng pag-load ng shock wave // Izvestia RAS. MTT. 1999. Blg. 5. P. 173 - 188.

10. Zelepugin S.A., Shpakov S.S. Pagkasira ng isang two-layer barrier boron carbide - titanium alloy sa ilalim ng high-speed impact // Izv. mga unibersidad Physics. 2008. Blg. 8/2. pp. 166 - 173.

11. Gorelsky V.A., Zelepugin S.A. Paglalapat ng paraan ng finite element upang pag-aralan ang orthogonal cutting ng mga metal gamit ang isang STM tool, na isinasaalang-alang ang pagkasira at mga epekto sa temperatura. Mga superhard na materyales. 1995. Blg. 5. P. 33 - 38.

SHIPACHEV Alexander Nikolaevich - nagtapos na estudyante ng Faculty of Physics and Technology ng Tomsk Pambansang Unibersidad. Email: [email protected]

ZELEPUGIN Sergey Alekseevich - Doktor ng Physical and Mathematical Sciences, Propesor ng Department of Mechanics of Deformable solid Faculty of Physics and Technology ng Tomsk State University, senior researcher sa Department of Structural Macrokinetics ng Tomsk Scientific Center SB RAS. Email: [email protected], [email protected]

V 0 z. H/L 1 (malapad na plato), kung saan N- kapal, L- haba ng workpiece. Nalutas ang problema sa isang gumagalaw na adaptive na Lagrangian-Eulerian mesh gamit ang finite element method na may paghahati at paggamit ng tahasang-implicit na equation integration scheme...

Sa trabaho, gamit ang paraan ng may hangganan na elemento, ang isang three-dimensional na simulation ng hindi matatag na proseso ng pagputol ng isang elastoviscoplastic plate (workpiece) na may isang ganap na matibay na pamutol na gumagalaw sa isang pare-pareho ang bilis ay isinasagawa. V 0 sa iba't ibang mga inclinations ng cutter mukha a (Fig. 1). Ang simulation ay isinagawa batay sa isang pinagsamang thermomechanical na modelo ng isang elastoviscoplastic na materyal. Ang isang paghahambing ay ibinigay ng adiabatic cutting process at ang mode na isinasaalang-alang ang thermal conductivity ng workpiece material. Ang isang parametric na pag-aaral ng proseso ng pagputol ay isinagawa kapag binabago ang geometry ng workpiece at cutting tool, bilis at lalim ng hiwa, pati na rin ang mga katangian ng materyal na pinoproseso. Ang kapal ng workpiece ay iba-iba sa direksyon ng axis z. Ang stressed state ay nagbago mula sa plane-stressed I = H/L 1 (malapad na plato), kung saan N- kapal, L- haba ng workpiece. Nalutas ang problema sa isang gumagalaw na adaptive na Lagrangian-Eulerian grid gamit ang finite element method na may paghahati at paggamit ng tahasang-implicit na equation integration scheme. Ipinakita na ang numerical modeling ng problema sa isang three-dimensional na pagbabalangkas ay ginagawang posible na pag-aralan ang mga proseso ng pagputol sa pagbuo ng tuluy-tuloy na mga chips, pati na rin ang pagkasira ng mga chips sa magkahiwalay na mga piraso. Ang mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito sa kaso ng orthogonal cutting (a = 0) ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng thermal softening na may pagbuo ng adiabatic shear bands nang hindi kinasasangkutan ng mga modelo ng pinsala. Kapag ang pagputol gamit ang isang mas matalas na pamutol (anggulo a ay malaki), kinakailangan na gumamit ng isang pinagsamang modelo ng thermal at structural na paglambot. Ang mga dependences ng puwersa na kumikilos sa cutter para sa iba't ibang geometric at pisikal na mga parameter ng problema ay nakuha. Ito ay ipinapakita na ang quasi-monotonic at oscillating mode ay posible at ang kanilang pisikal na paliwanag ay ibinigay.

SOLID MECHANICS<3 2008

NUMERICAL SIMULATION NG MGA PROSESO NG PAGPUTOL NG ELASTOVISCOPLASTIC MATERIALS SA THREE-DIMENSIONAL FORMULATION

Sa gawaing ito, ang isang three-dimensional na simulation ng hindi matatag na proseso ng pagputol ng isang elastoviscoplastic plate (workpiece) na may ganap na matibay na cutter na gumagalaw sa isang pare-pareho ang bilis V0 sa iba't ibang mga inclinations ng cutter face a (Fig. 1) ay isinasagawa gamit ang paraan ng may hangganan na elemento. Ang simulation ay isinagawa batay sa isang pinagsamang thermomechanical na modelo ng isang elastoviscoplastic na materyal. Ang isang paghahambing ay ibinibigay sa proseso ng adiabatic cutting at ang mode na isinasaalang-alang ang thermal conductivity ng materyal na workpiece. Ang isang parametric na pag-aaral ng proseso ng pagputol ay isinagawa kapag binabago ang geometry ng workpiece at cutting tool, bilis at lalim ng hiwa, pati na rin ang mga katangian ng materyal na pinoproseso. Ang kapal ng workpiece ay iba-iba sa direksyon ng z axis Ang estado ng stress ay nagbago mula sa stress ng eroplano H = H/L< 1 (тонкая пластина) до плоскодеформируе-мого H >1 (malawak na plato), kung saan ang H ay ang kapal, ang L ay ang haba ng workpiece. Nalutas ang problema sa isang gumagalaw na adaptive na Lagrangian-Eulerian grid gamit ang finite element method na may paghahati at paggamit ng tahasang-implicit na equation integration scheme. Ipinakita na ang numerical modeling ng problema sa isang three-dimensional na pagbabalangkas ay ginagawang posible na pag-aralan ang mga proseso ng pagputol sa pagbuo ng tuluy-tuloy na mga chips, pati na rin ang pagkasira ng mga chips sa magkahiwalay na mga piraso. Ang mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito sa kaso ng orthogonal cutting (a = 0) ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng thermal softening na may pagbuo ng adiabatic shear bands nang hindi kinasasangkutan ng mga modelo ng pinsala. Kapag ang pagputol gamit ang isang mas matalas na pamutol (anggulo a ay malaki), kinakailangan na gumamit ng isang pinagsamang modelo ng thermal at structural na paglambot. Ang mga dependences ng puwersa na kumikilos sa cutter para sa iba't ibang geometric at pisikal na mga parameter ng problema ay nakuha. Ito ay ipinapakita na ang quasi-monotonic at oscillating mode ay posible at ang kanilang pisikal na paliwanag ay ibinigay.

1. Panimula. Ang mga proseso ng pagputol ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagproseso ng mga hard-to-deform na materyales sa pagliko at mga milling machine. Ang machining ay ang pangunahing operasyon sa pagtukoy ng gastos sa paggawa ng mga kumplikadong bahagi ng profile mula sa mga materyales na mahirap i-deform, tulad ng titanium-aluminum at molibdenum alloys. Kapag pinutol ang mga ito, ang mga chips ay nabuo, na maaaring masira sa magkahiwalay na mga piraso (chips), na humahantong sa isang hindi makinis na ibabaw ng cut material at lubos na hindi pantay na presyon sa cutter. Ang pang-eksperimentong pagpapasiya ng mga parameter ng temperatura at mga estado ng stress-strain ng naprosesong materyal sa panahon ng high-speed cutting ay napakahirap. Ang isang alternatibo ay ang numerical modeling ng proseso, na nagpapahintulot sa isa na ipaliwanag ang mga pangunahing tampok ng proseso at pag-aralan ang mekanismo ng pagputol nang detalyado. Ang pangunahing pag-unawa sa mekanismo ng pagbuo at pagkasira ng chip ay mahalaga para sa mahusay na pagputol. Mathematics

Ang klinikal na pagmomodelo ng proseso ng paggupit ay nangangailangan ng pagsasaalang-alang ng malalaking deformation, strain rate, at pag-init dahil sa pagwawaldas ng plastic deformation, na humahantong sa thermal softening at pagkasira ng materyal.

Ang isang eksaktong solusyon sa mga prosesong ito ay hindi pa nakukuha, kahit na ang pananaliksik ay isinagawa mula noong kalagitnaan ng ika-20 siglo. Ang mga unang gawa ay batay sa pinakasimpleng pamamaraan ng pagkalkula ng mahigpit na plastik. Gayunpaman, ang mga resulta na nakuha sa batayan ng matibay-plastic na pagsusuri ay hindi maaaring masiyahan ang alinman sa mga materyal na processor o theorists, dahil ang modelong ito ay hindi nagbibigay ng mga sagot sa mga tanong na ibinibigay. Sa panitikan walang solusyon sa problemang ito sa isang spatial na pagbabalangkas na isinasaalang-alang ang mga nonlinear na epekto ng pagbuo, pagkasira at pagkapira-piraso ng mga chips sa panahon ng thermomechanical na paglambot ng materyal.

Sa nakalipas na ilang taon, salamat sa numerical modeling, ilang mga pagsulong ang nagawa sa pag-aaral ng mga prosesong ito. Ang pananaliksik ay isinagawa sa impluwensya ng anggulo ng pagputol, mga thermomechanical na katangian ng bahagi at pamutol, at ang mekanismo ng pagkasira sa pagbuo at pagkasira ng mga chips. Gayunpaman, sa karamihan ng mga gawa ang proseso ng pagputol ay isinasaalang-alang sa ilalim ng makabuluhang mga paghihigpit: isang dalawang-dimensional na pagbabalangkas ng problema (pagpapangit ng eroplano) ay pinagtibay; hindi isinasaalang-alang ang impluwensya paunang yugto hindi matatag na proseso sa puwersa na kumikilos sa pamutol; ang pagkasira ay ipinapalagay na magaganap sa isang paunang natukoy na interface. Ang lahat ng mga limitasyong ito ay hindi nagpapahintulot sa amin na pag-aralan ang pagputol nang buo, at sa ilang mga kaso ay humantong sa isang hindi tamang pag-unawa sa mekanismo ng proseso mismo.

Bilang karagdagan, tulad ng ipinakita ng mga eksperimentong pag-aaral sa mga nakaraang taon, sa mataas na mga rate ng strain e > 105-106 s-1, maraming mga materyales ang nagpapakita ng isang maanomalyang pagdepende sa temperatura na nauugnay sa isang muling pagsasaayos ng mekanismo ng paggalaw ng dislokasyon. Ang mekanismo ng thermal fluctuation ay pinalitan ng mekanismo ng phonon resistance, bilang isang resulta kung saan ang pag-asa ng materyal na paglaban sa temperatura ay nagiging direktang kabaligtaran: sa pagtaas ng temperatura, ang pagpapalakas ng materyal ay tumataas. Ang ganitong mga epekto ay maaaring humantong sa malalaking problema sa panahon ng high-speed cutting. Ang mga problemang ito ay hindi pa napag-aaralan sa panitikan hanggang sa kasalukuyan. Ang pagmomodelo ng isang high-speed na proseso ay nangangailangan ng pagbuo ng mga modelo na isinasaalang-alang ang mga kumplikadong dependency ng viscoplastic na pag-uugali ng mga materyales at, una sa lahat, isinasaalang-alang ang pinsala at pagkasira sa pagbuo ng mga bitak at pagkapira-piraso ng mga particle at piraso ng deformable na materyal. . Upang isaalang-alang ang lahat ng nakalista

8 Solid Mechanics, No. 3

Ang mga epektong ito ay nangangailangan ng hindi lamang mga kumplikadong thermophysical na modelo, kundi pati na rin ang mga modernong pamamaraan ng pagkalkula na ginagawang posible upang makalkula ang malalaking deformation na hindi pinapayagan ang matinding pagbaluktot ng mesh at isinasaalang-alang ang pagkawasak at hitsura ng mga discontinuities sa materyal. Ang mga problemang isinasaalang-alang ay nangangailangan ng malaking halaga ng pagtutuos. Kinakailangan na bumuo ng mga high-speed algorithm para sa paglutas ng mga equation ng elastoviscoplastic na may mga panloob na variable.

2. Paglalahad ng suliranin. 2.1. Geometry. Ang isang three-dimensional na pagbabalangkas ng problema ay tinatanggap. Sa fig. Ipinapakita ng Figure 1 ang rehiyon at mga kondisyon ng hangganan sa cutting plane. Sa direksyon na patayo sa eroplano, ang workpiece ay may hangganan na kapal I = H/b (b ay ang haba ng workpiece), na iba-iba sa isang malawak na hanay. Ang spatial arrangement ay nagbibigay-daan sa kalayaan ng paggalaw ng naprosesong materyal mula sa cutting plane at isang mas malinaw na chip exit, na nagbibigay ng mas kanais-nais na mga kondisyon ng pagputol.

2.2 Mga pangunahing equation. Ang kumpletong pinagsamang sistema ng thermoelastic-viscoplasticity equation ay binubuo ng momentum conservation equation

ryi/yg = ; (2.1)

Ang batas ni Hooke na may mga stress sa temperatura

yO;/yg = k1 - еы - "М) (2.2) heat influx equation йй

pSe y- = K 0,.. - (3 X + 2ts)a0° e „■ + ko; p (2.3)

kung saan ang Ce ay ang kapasidad ng init, ang K ay ang koepisyent ng thermal conductivity, ang k ay ang koepisyent ng Queenie-Taylor, na isinasaalang-alang ang pag-init ng materyal dahil sa pagwawaldas ng plastik.

Mayroon din tayong nauugnay na batas ng daloy ng plastik

ep = Хй^/о; (2.4)

at mga kondisyon ng plasticity

L, Еы, X;, 9) = Оу (]Еы, X;, 0)< 0 (2.5)

kung saan ang A] ay ang mga invariant ng stress tensor, E; - plastic deformation tensor. Ang mga evolutionary equation para sa mga panloob na variable ay may anyo

yX /yg = yLk, Xk, 9) (2.6)

2.3 Materyal na modelo. Ang gawain ay gumagamit ng thermoelastic-viscoplastic na modelo ng uri ng Mises - isang modelo ng plasticity na may yield stress sa anyo ng multiplicative na relasyon (2.7), kabilang ang strain at viscoplastic hardening at thermal softening:

ou (ep, ¿*,9) = [a + b (ep)"]

kung saan ang оу ay ang lakas ng ani, ang ер1 ay ang intensity ng plastic deformation, 0 ang relatibong temperatura na tinutukoy sa temperatura ng pagkatunaw 0т: " 0<0*

(0 - 0*) / (0t - 0*), 0*<0<0т

Ang materyal ng bahagi ay ipinapalagay na homogenous. Ang mga kalkulasyon ay ginamit ang medyo malambot na materyal na A12024-T3 (elastic constants: E = 73 GPa, V = 0.33; plastic constants: A = 369 MPa, B = 684 MPa, n = 0.73, e0 = 5.77 ■ 10-4, C = 0.0083, t = 1.7, 9* = 300 K, 9t = 775 K, v = 0.9) at mas mahirap 42CrMo4 (E = 202 GPa, V = 0.3, A = 612 MPa, B = 436 MPa, n = 0.15, e0 = 0.15, e0 5.77 ■ 10-4, C = 0.008, t = 1.46, 9* = 300 K, 9t = 600 K, v = 0.9). Ang isang paghahambing ay ginawa ng adiabatic cutting process sa solusyon ng isang kumpletong thermomechanical na problema.

2.4. Pagkawasak. Ang modelo ng pagkasira ng materyal ay batay sa continuum na diskarte ng Mainchen-Sack, batay sa pagmomodelo ng mga fracture zone ng mga discrete particle. Ang kritikal na halaga ay kinuha bilang isang pamantayan ng pagkawasak

intensity ng mga plastic deformation e:

e = [yx + y2exp (y311/12)][ 1 + y41n (yor/y0)](1 + y59) (2.8)

nasaan ang th. - mga pare-parehong materyal na tinutukoy mula sa eksperimento.

Kung ang criterion ng pagkasira ay natutugunan sa isang Lagrangian cell, pagkatapos ay ang mga koneksyon sa pagitan ng mga node sa naturang mga cell ay inilabas at ang mga stress ay maaaring magrelax sa zero, o ang paglaban ay pinananatili lamang na may paggalang sa compression. Ang mga nodal na masa ng Lagrangian, kapag nawasak, ay nagiging mga independiyenteng mga particle, nagdadala ng masa, momentum at enerhiya, gumagalaw bilang isang matibay na kabuuan at hindi nakikipag-ugnayan sa mga hindi nawasak na mga particle. Ang isang detalyadong pangkalahatang-ideya ng mga algorithm na ito ay ibinigay sa. Sa gawaing ito, ang bali ay tinutukoy ng pagkamit ng isang kritikal na intensity ng plastic deformation e at ang ibabaw ng bali ay hindi tinukoy nang maaga. Sa mga kalkulasyon sa itaas

e p = 1.0, ang bilis ng pamutol ay ipinapalagay na 2 m/s at 20 m/s.

2.5. Paraan ng pagsasama ng mga equation. Upang maisama ang pinababang pinagsamang sistema ng mga equation ng thermoplasticity (2.1)-(2.8), ipinapayong ilapat ang paraan ng paghahati na binuo sa trabaho. Ang splitting scheme para sa elastoplastic equation ay binubuo sa paghahati ng kumpletong proseso sa isang predictor - isang thermoelastic na proseso, sa

kung saan ang ер = 0 at lahat ng operator na nauugnay sa plastic deformation ay nawawala, at ang corrector - kung saan ang kabuuang rate ng deformation е = 0. Sa predictor stage, system (2.1)-(2.6) na may paggalang sa mga variable na tinutukoy ng tilde ang kukuha ng form

pdb/dr = a]

d aL = « - a§ «9) pSei9/yg = K.9ts - (3X + 2ts)a90ei

Upang magpatuloy sa pagbabasa ng artikulong ito, dapat mong bilhin ang buong teksto. Ang mga artikulo ay ipinadala sa format

ASTASHEV V.K., RAZINKIN A.V. - 2008

Panimula

Kabanata 1. Pangkalahatang pagbabalangkas ng problema ng elastic-plastic deformation 25

1.1. Kinematics ng mga proseso 25

1.2. Constitutive relations ng elastoplastic finite deformation process 32

1.3. Pahayag ng problema ng finite elastoplastic deformation 38

1.4. Pagse-set up ng proseso ng paghihiwalay 42

Kabanata 2. Numerical na pagmomodelo ng mga proseso ng pagbubuo ng may hangganan 44

2.1. Numerical formulation ng problema 44

2.2. Paraan ng pagsasama-sama ng paglutas ng mga relasyon 50

2.3. Algorithm para sa paglutas ng mga problema sa boundary value ng elastic-plasticity 51

2.4. Sinusuri ang tamang pagpapatupad ng modelong matematikal 54

2.5. Pagsusuri ng gawi ng modelo sa ilalim ng maliliit na deformation 57

2.6. Pagmomodelo sa proseso ng may hangganang elemento ng paghihiwalay ng materyal 58

2.7. Konstruksyon ng isang modelo para sa paglalagay ng matibay na wedge sa isang semi-infinite na elastic-plastic na katawan 60

2.8. Mekanismo para sa pagsasaalang-alang sa friction sa cutting model 62

Kabanata 3. Pagmomodelo ng matematika ng proseso ng pagputol . 65

3.1. Libreng proseso ng pagputol 65

3.2. Mga salik na nakakaimpluwensya sa proseso ng pagbuo ng chip 68

3.3. Mga kundisyon sa hangganan para sa pagmomodelo 70

3.4. Pagpapatupad ng may hangganan na elemento ng proseso ng pagputol 74

3.5. Simulation ng steady cutting na kondisyon 75

3.6. Paulit-ulit na proseso sa hakbang 77

3.7. Katuwiran para sa pagpili ng hakbang sa pagkalkula at ang bilang ng mga may hangganang elemento 80

3.8. Paghahambing ng mga eksperimento na natagpuan at kinakalkula na mga halaga ng mga puwersa ng pagputol 83

Bibliograpiya

Panimula sa gawain

pagkasira ng metal sa ilalim ng gayong matinding mga kondisyon na kadalasang hindi nararanasan kapag sinusuri ang mga materyales o sa iba pang mga teknolohikal na proseso. Ang proseso ng pagputol ay maaaring pag-aralan gamit ang idealized na mga pisikal na modelo gamit ang mathematical analysis. Bago simulan ang pag-aralan ang mga pisikal na modelo ng proseso ng pagputol, ipinapayong pamilyar ang iyong sarili sa mga modernong ideya tungkol sa istraktura ng mga metal at ang mekanismo ng kanilang daloy ng plastik at pagkasira.

Ang pinakasimpleng cutting scheme ay rectangular (orthogonal) cutting, kapag ang cutting edge ay patayo sa cutting speed vector, at ang oblique cutting scheme, kapag ang isang tiyak na anggulo ng pagkahilig ng cutting edge ay tinukoy.

mga gilid ako.

kanin. 1. (a) Scheme ng rectangular cutting (b) Scheme of oblique cutting.

Ang likas na katangian ng pagbuo ng chip para sa mga isinasaalang-alang na kaso ay halos pareho. Hinahati ng iba't ibang may-akda ang proseso ng pagbuo ng chip sa parehong 4 at 3 uri. Ayon dito, mayroong tatlong pangunahing uri ng pagbuo ng chip, na ipinapakita sa Fig. 2: a) pasulput-sulpot, kabilang ang pana-panahong paghihiwalay ng mga elemento ng chip sa anyo ng mga maliliit na segment; b) tuluy-tuloy na pagbuo ng chip; c) tuloy-tuloy sa pagbuo ng isang build-up sa tool.

Panimula

Ayon sa isa pang konsepto, noong 1870, iminungkahi ng I. A. Time ang isang pag-uuri ng mga uri ng mga chips na nabuo kapag pinuputol ang iba't ibang mga materyales. Ayon sa pag-uuri ng I.A. Thieme, kapag ang pagputol ng mga materyales sa istruktura sa ilalim ng anumang mga kondisyon, apat na uri ng mga chips ang nabuo: elemental, joint, drain at fracture. Ang elemental, joint at joint chips ay tinatawag na shear chips dahil ang kanilang pagbuo ay nauugnay sa shear stresses. Ang fracture chips ay tinatawag minsan na pull-out chips dahil ang kanilang pagbuo ay nauugnay sa tensile stresses. Ang hitsura ng lahat ng nakalistang uri ng chips ay ipinapakita sa Fig. 3.

kanin. 3. Mga uri ng chips ayon sa klasipikasyon ni Thieme.

Ipinapakita ng Figure 3a ang pagbuo ng mga elemental na chip, na binubuo ng mga indibidwal na "elemento" na humigit-kumulang sa parehong hugis, hindi konektado o mahina na konektado sa isa't isa. hangganan tp, ang paghihiwalay ng nabuong elemento ng chip mula sa cut layer ay tinatawag na shearing surface.

Panimula8

Sa pisikal, ito ay isang ibabaw kung saan, sa panahon ng proseso ng pagputol, nangyayari ang pana-panahong pagkasira ng layer ng hiwa.

Ipinapakita ng Figure 36 ang pagbuo ng jointed chips. Hindi ito nahahati sa magkakahiwalay na bahagi. Ang ibabaw ng chipping ay lumitaw lamang, ngunit hindi ito tumagos sa buong kapal ng mga chips. Samakatuwid, ang mga chips ay tila binubuo ng magkahiwalay na mga joints, nang hindi sinira ang koneksyon sa pagitan nila.

Sa figure Sv ay ang pagbuo ng drain chips. Ang pangunahing tampok ay ang pagpapatuloy nito (continuity). Kung walang mga hadlang sa landas ng mga chips ng alisan ng tubig, pagkatapos ay dumadaloy sila pababa sa isang tuluy-tuloy na laso, na kumukulot sa isang flat o helical spiral hanggang sa masira ang bahagi ng mga chips sa ilalim ng impluwensya ng sarili nitong timbang. Ang ibabaw ng chip 1, na katabi ng front surface ng tool, ay tinatawag na contact surface. Ito ay medyo makinis, at sa mataas na bilis ng pagputol ito ay pinakintab bilang isang resulta ng alitan laban sa ibabaw ng rake ng tool. Ang kabaligtaran na ibabaw 2 nito ay tinatawag na libreng ibabaw (gilid) ng mga chips. Ito ay natatakpan ng maliliit na bingaw at may makinis na hitsura sa mataas na bilis ng pagputol. Ang mga chip ay nakikipag-ugnay sa harap na ibabaw ng tool sa loob ng lugar ng contact, ang lapad nito ay itinalaga ng C, at ang haba ay katumbas ng haba ng gumagana ng pangunahing talim. Depende sa uri at katangian ng materyal na pinoproseso at ang bilis ng pagputol, ang lapad ng lugar ng contact ay 1.5 - 6 na beses na mas malaki kaysa sa kapal ng layer na pinuputol.

Sa Figure 3g - ang pagbuo ng mga fracture chips, na binubuo ng mga indibidwal, hindi konektado na mga piraso ng iba't ibang mga hugis at sukat. Ang pagbuo ng mga fracture chips ay sinamahan ng pinong metal na alikabok. Ibabaw ng bali tp ay maaaring matatagpuan sa ibaba ng ibabaw ng pagputol, bilang isang resulta kung saan ang huli ay natatakpan ng mga bakas ng mga piraso ng mga chips na nasira mula dito.

Panimula 9

Ayon sa nakasaad sa, ang uri ng chip ay higit na nakasalalay sa uri at mekanikal na katangian ng materyal na pinoproseso. Kapag pinuputol ang mga plastik na materyales, posible ang pagbuo ng unang tatlong uri ng mga chips: elemental, jointed at draining. Habang tumataas ang katigasan at lakas ng materyal na pinoproseso, ang mga drain chip ay magkakadugtong at pagkatapos ay elemental. Kapag pinoproseso ang mga malutong na materyales, alinman sa mga elemental na chip o, mas karaniwan, ang mga fracture chips ay nabuo. Habang tumataas ang katigasan ng isang materyal, tulad ng cast iron, ang mga elemental na chip ay nagiging fracture chips.

Sa mga geometric na parameter ng tool, ang uri ng chip ay pinakamalakas na nakakaapekto sa anggulo ng rake at ang anggulo ng pagkahilig ng pangunahing talim. Kapag nagpoproseso ng mga plastik na materyales, ang impluwensya ng mga anggulong ito ay sa panimula ay pareho: habang tumataas ang mga ito, ang mga elemental na chip ay nagiging magkasanib, at pagkatapos ay sa mga alisan ng tubig. Kapag pinuputol ang mga malutong na materyales sa malalaking anggulo ng rake, maaaring mabuo ang fracture chip, na nagiging elemental habang bumababa ang anggulo ng rake. Habang tumataas ang anggulo ng pagkahilig ng pangunahing talim, ang mga chip ay unti-unting nagiging mga elemental na chip.

Ang uri ng chip ay naiimpluwensyahan ng feed (kapal ng cut layer) at bilis ng pagputol. Ang lalim ng hiwa (lapad ng cut layer) ay halos walang epekto sa uri ng chip. Ang pagtaas sa feed (kapal ng cut layer) ay humahantong, kapag naggupit ng mga plastik na materyales, sa isang pare-parehong paglipat mula sa tuloy-tuloy na mga chips patungo sa mga pinagsama-samang at mga elemental. Kapag pinuputol ang mga malutong na materyales na may pagtaas ng feed, ang mga elemental na chip ay nagiging fracture chips.

Ang pinakamahirap na impluwensya sa uri ng chip ay ang bilis ng pagputol. Kapag pinuputol ang karamihan sa mga carbon at haluang metal na istruktura na bakal, kung ibubukod namin ang zone ng mga bilis ng pagputol kung saan

Panimula 10

paglago, habang ang bilis ng pagputol ay tumataas, ang mga chips ay nagbabago mula sa elemental hanggang sa magkasanib at pagkatapos ay magkakaugnay. Gayunpaman, kapag pinoproseso ang ilang mga bakal at haluang metal na lumalaban sa init, ang mga haluang metal ng titanium, na pinatataas ang bilis ng pagputol, sa kabaligtaran, ay nagiging mga elemental na mga chips ng alisan ng tubig. Ang pisikal na sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi pa ganap na napaliwanagan. Ang isang pagtaas sa bilis ng pagputol kapag nagpoproseso ng mga malutong na materyales ay sinamahan ng paglipat ng mga fracture chips sa mga elemental na chip na may pagbawas sa laki ng mga indibidwal na elemento at pagpapalakas ng bono sa pagitan nila.

Dahil sa mga geometric na parameter ng mga tool at cutting mode na ginagamit sa produksyon, ang mga pangunahing uri ng chips kapag pinuputol ang mga plastic na materyales ay madalas na drain chips at mas madalas na joint chips. Ang pangunahing uri ng chips kapag pinuputol ang mga malutong na materyales ay elemental chips. Ang pagbuo ng mga elemental na chips sa panahon ng pagputol ng parehong ductile at brittle na materyales ay hindi pa napag-aralan nang sapat. Ang dahilan ay ang pagiging kumplikado sa matematikal na paglalarawan ng parehong proseso ng malalaking elastoplastic deformations at ang proseso ng paghihiwalay ng materyal.

Ang hugis at uri ng pamutol sa produksyon ay pangunahing nakasalalay sa lugar ng aplikasyon: sa mga lathe, rotary, turret, planing at slotting machine, awtomatiko at semi-awtomatikong mga lathe at mga espesyal na makina. Ang mga cutter na ginagamit sa modernong mechanical engineering ay inuri ayon sa disenyo (solid, composite, prefabricated, holder, adjustable), ayon sa uri ng pagproseso (sa pamamagitan ng, scoring, cutting, boring, hugis, sinulid), ayon sa likas na katangian ng pagproseso (roughing, finishing, para sa pinong pagliko), sa pamamagitan ng pag-install na may kaugnayan sa bahagi (radial, tangential, kanan, kaliwa), sa pamamagitan ng cross-sectional na hugis ng baras (parihaba, parisukat, bilog), ayon sa materyal

Panimula

bahagi ng bariles (mula sa high-speed na bakal, mula sa matigas na haluang metal, mula sa mga keramika, mula sa mga superhard na materyales), ayon sa pagkakaroon ng mga aparatong pagdurog ng chip.

Ang kamag-anak na posisyon ng gumaganang bahagi at ang katawan ay naiiba para sa iba't ibang uri ng mga cutter: para sa mga tool sa pagliko, ang dulo ng cutter ay karaniwang matatagpuan sa antas ng itaas na eroplano ng katawan, para sa mga tool sa pagpaplano - sa antas ng pagsuporta sa eroplano ng katawan, para sa pagbubutas ng mga tool na may isang bilog na katawan - kasama ang axis ng katawan o sa ibaba nito. Ang katawan ng mga tool sa pagputol sa cutting zone ay may bahagyang mas mataas na taas upang madagdagan ang lakas at tigas.

Maraming mga disenyo ng pamutol sa kabuuan at ang kanilang mga indibidwal na elemento ng istruktura ay na-standardize. Upang pag-isahin ang mga disenyo at pagkonekta ng mga sukat ng mga may hawak ng tool, ang mga sumusunod na serye ng mga seksyon ng baras, mm, ay pinagtibay: parisukat na may gilid a = 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 mm; hugis-parihaba 16x10; 20x12; 20x16; 25x16; 25x20; 32x20; 21x25; 40x25;40x32;50x32; 50x40; 63x50 (ginagamit ang aspect ratio H:H=1.6 para sa semi-finishing at finishing, at H:H=1.25 para sa roughing).

Nagbibigay ang All-Russian product classifier para sa 8 subgroup ng mga cutter na may 39 na uri sa mga ito. Humigit-kumulang 60 na pamantayan at teknikal na pagtutukoy ang nai-publish sa disenyo ng mga cutter. Bilang karagdagan, 150 karaniwang laki ng high-speed steel plates para sa lahat ng uri ng cutter, humigit-kumulang 500 standard sizes ng carbide brazed insert, 32 uri ng multifaceted non-regrindable inserts (mahigit sa 130 standard sizes) ang na-standardize. Sa pinakasimpleng mga kaso, ang pamutol ay na-modelo bilang isang ganap na matibay na wedge, nang hindi isinasaalang-alang ang maraming mga geometric na parameter.

Mga pangunahing geometric na parameter ng pamutol, na isinasaalang-alang ang nasa itaas.

Layunin ng anggulo sa likod A- bawasan ang friction ng likurang ibabaw sa workpiece at tiyakin ang walang sagabal na paggalaw ng cutter kasama ang ibabaw na pinoproseso.

Panimula12

Ang impluwensya ng anggulo ng clearance sa mga kondisyon ng pagputol ay dahil sa ang katunayan na ang normal na puwersa ng elastic restoration ng cutting surface at ang friction force ay kumikilos sa cutting edge mula sa gilid ng workpiece.

Habang tumataas ang anggulo ng clearance, bumababa ang anggulo ng sharpening at sa gayon ay bumababa ang lakas ng talim, tumataas ang pagkamagaspang ng machined surface, at lumalala ang pag-alis ng init sa cutter body.

Habang bumababa ang anggulo ng clearance, tumataas ang friction sa machined surface, na humahantong sa pagtaas ng cutting forces, pagtaas ng wear ng cutter, pagtaas ng heat generation sa contact, kahit na bumubuti ang mga kondisyon ng heat transfer, at ang kapal ng plasticly deformable layer sa machined. pagtaas ng ibabaw. Sa ilalim ng mga magkasalungat na kondisyon, dapat mayroong pinakamabuting kalagayan para sa halaga ng anggulo ng clearance, depende sa pisikal at mekanikal na mga katangian ng materyal na pinoproseso, ang materyal ng cutting blade at ang mga parameter ng layer na pinuputol.

Ang mga reference na libro ay nagbibigay ng mga average na halaga ng pinakamainam na mga anggulo, A nakumpirma ng mga resulta ng mga pagsubok sa industriya. Ang mga inirerekomendang halaga ng mga anggulo sa likod ng incisors ay ibinibigay sa Talahanayan 1.

Panimula13

Layunin ng anggulo sa harap U- bawasan ang deformation ng cut layer at mapadali ang daloy ng chip.

Ang impluwensya ng anggulo ng rake sa mga kondisyon ng pagputol: pagtaas ng anggulo sa pinapadali ang proseso ng pagputol, binabawasan ang mga puwersa ng pagputol. Gayunpaman, sa kasong ito, ang lakas ng cutting wedge ay bumababa at ang pagwawaldas ng init sa katawan ng pamutol ay lumalala. Bawasan ang anggulo U pinatataas ang tibay ng incisors, kabilang ang dimensional na katatagan.

kanin. 6. Hugis ng front surface ng incisors: a - flat na may chamfer; b - hubog na may chamfer

Ang laki ng anggulo ng rake at ang hugis ng ibabaw ng rake ay lubos na naiimpluwensyahan hindi lamang ng mga pisikal at mekanikal na katangian ng materyal na pinoproseso, kundi pati na rin ng mga katangian ng materyal ng tool. Ang mga flat at curved (mayroon o walang chamfers) na mga anyo ng front surface ay ginagamit (Fig. 1.16).

Ang flat rake surface ay ginagamit para sa mga cutter ng lahat ng uri ng tool materials, habang ang blade ay hinahasa gamit ang hardening chamfer para sa

anggulo UV-^~5 - para sa mga high speed steel cutter at Uf =-5..-25 . para sa mga cutter na gawa sa carbide alloys, lahat ng uri ng ceramics at sintetikong superhard na materyales.

Para sa trabaho sa mahirap na mga kondisyon (pagputol na may mga impact, na may hindi pantay na allowance, kapag nagpoproseso ng matitigas at tumigas na bakal), kapag gumagamit ng matitigas at malutong na materyales sa paggupit (mineral ceramics, super-hard synthetic na materyales, matitigas na haluang metal na may mababang kobalt na nilalaman), ang mga cutter ay maaaring gagawin

Panimula

Upang magamit sa isang patag na ibabaw ng rake, walang chamfer na may negatibong anggulo ng rake.

Ang mga cutter na gawa sa high-speed steel at hard alloys na may flat front surface na walang chamfer na may ^ = 8..15 ay ginagamit para sa pagproseso ng mga malutong na materyales na gumagawa ng mga chips na nabasag (cast iron, bronze). Sa isang maliit na kapal ng hiwa, maihahambing sa radius ng pag-ikot ng cutting edge, ang halaga ng anggulo ng rake ay halos walang epekto sa proseso ng pagputol, dahil ang pagpapapangit ng cut layer at ang pagbabago nito sa mga chips ay isinasagawa ng bilugan. gilid ng radius. Sa kasong ito, tinatanggap ang mga anggulo ng rake para sa lahat ng uri ng materyales sa tool sa loob ng saklaw na 0...5 0. Ang laki ng anggulo ng rake ay makabuluhang nakakaapekto sa tibay ng incisors.

Layunin ng pangunahing anggulo sa plano - baguhin ang ratio sa pagitan ng lapad b at kapal A pagputol sa pare-pareho ang lalim ng hiwa t at pagsusumite S.

Bawasan ang anggulo pinatataas ang lakas ng dulo ng pamutol, pinapabuti ang pagkawala ng init, pinatataas ang buhay ng tool, ngunit pinatataas ang puwersa ng pagputol Pz at, Rsa nadadagdagan

ang pag-ikot at alitan laban sa ibabaw na ginagamot ay lumilikha ng mga kondisyon para sa panginginig ng boses. Kapag tumaas Ang mga chips ay nagiging mas makapal at mas mahusay na masira.

Ang mga disenyo ng pamutol, lalo na ang mga may mekanikal na pangkabit ng mga pagsingit ng carbide, ay nagbibigay ng isang hanay ng mga halaga ng anggulo #>: 90, 75, 63, 60, 50, 45, 35, 30, 20, 10, na nagbibigay-daan sa iyo upang piliin ang anggulo , pinakaangkop para sa mga partikular na kundisyon.

Ang proseso ng paghihiwalay ng materyal ay depende sa hugis ng pamutol. Ayon sa pagputol, ang metal ay maaaring asahan na ang prosesong ito ay kasama ang pagkawasak sa pagbuo at pag-unlad ng mga bitak. Sa una, ang ideyang ito ng proseso ng pagputol ay karaniwang tinatanggap, ngunit sa kalaunan ay nagpahayag ng mga pagdududa tungkol sa pagkakaroon ng isang crack sa harap ng cutting tool.

Sina Malloch at Rulix ay kabilang sa mga unang nakapag-master ng microphotography ng chip formation zone at nakakita ng mga bitak sa harap ng cutter, habang si Kick, batay sa mga katulad na pag-aaral, ay dumating sa kabaligtaran na mga konklusyon. Sa tulong ng mas advanced na mga diskarte sa microphotography, ipinakita na ang pagputol ng metal ay batay sa proseso ng daloy ng plastik. Bilang isang patakaran, sa ilalim ng normal na mga kondisyon ang isang advanced na crack ay hindi mabubuo sa ilalim lamang ng ilang mga kundisyon.

Ayon sa pagkakaroon ng mga plastic deformation na umaabot sa unahan ng cutter, ito ay itinatag sa pamamagitan ng pagmamasid sa proseso ng pagbuo ng chip sa ilalim ng mikroskopyo sa napakababang bilis ng pagputol ng order. V- 0,002 m/min. Ito ay pinatunayan din ng mga resulta ng isang metallographic na pag-aaral ng pagpapapangit ng butil sa zone ng pagbuo ng chip (Larawan 7). Dapat pansinin na ang mga obserbasyon ng proseso ng pagbuo ng chip sa ilalim ng mikroskopyo ay nagpakita ng kawalang-tatag ng proseso ng pagpapapangit ng plastik sa zone ng pagbuo ng chip. Ang paunang hangganan ng zone ng pagbuo ng chip ay nagbabago sa posisyon nito dahil sa iba't ibang mga oryentasyon ng mga crystallographic na eroplano ng mga indibidwal na butil ng metal na pinoproseso. Ang isang pana-panahong konsentrasyon ng mga strain ng paggugupit ay sinusunod sa huling hangganan ng zone ng pagbuo ng chip, bilang isang resulta kung saan ang proseso ng plastic deformation ay pana-panahong nawawalan ng katatagan at ang panlabas na hangganan ng plastic zone ay tumatanggap ng mga lokal na pagbaluktot, at ang mga katangian ng ngipin ay nabuo sa panlabas na hangganan ng chip.

T^- \ : "G

Panimula

kanin. 7. Contour ng chip formation zone na itinatag sa pamamagitan ng pag-aaral ng libreng pagputol gamit ang paggawa ng pelikula.

kanin. 8. Microphotograph ng chip formation zone kapag pinuputol ang bakal sa mababang bilis. Ipinapakita ng microphotograph ang inisyal at huling mga hangganan ng zone ng pagbuo ng chip. (100x magnification)

Kaya, maaari lamang nating pag-usapan ang average na posibleng posisyon ng mga hangganan ng chip formation zone at ang average na posibleng pamamahagi ng mga plastic deformation sa loob ng chip formation zone.

Ang tumpak na pagpapasiya ng stressed at deformed state ng plastic zone gamit ang plastic mechanics method ay napakahirap. Ang mga hangganan ng plastic na rehiyon ay hindi ibinigay at sila mismo ay napapailalim sa pagpapasiya. Ang mga bahagi ng stress sa rehiyon ng plastik ay nagbabago nang hindi katimbang sa bawat isa, i.e. ang mga plastic deformation ng cut layer ay hindi nalalapat sa kaso ng simpleng paglo-load.

Ang lahat ng mga modernong pamamaraan ng pagkalkula para sa mga operasyon ng pagputol ay batay sa mga eksperimentong pag-aaral. Ang mga pang-eksperimentong pamamaraan ay lubos na inilarawan sa. Kapag pinag-aaralan ang proseso ng pagbuo ng chip, ang laki at hugis ng deformation zone, iba't ibang mga eksperimentong pamamaraan ang ginagamit. Ayon kay V.F. Bobrov, ang sumusunod na pag-uuri ay nakasaad:

Paraan ng visual na pagmamasid. Ang gilid ng sample na sumailalim sa libreng pagputol ay pinakintab o isang malaking square mesh ang inilapat dito. Kapag ang pagputol sa mababang bilis, ang pagbaluktot ng mesh, pagdumi at pagkunot ng pinakintab na ibabaw ng sample ay maaaring gamitin upang hatulan ang laki at hugis ng deformation zone at bumuo ng isang panlabas na ideya kung paano ang cut layer ay

Panimula17

ganap na nagiging shavings. Ang pamamaraan ay angkop para sa pagputol sa napakababang bilis, hindi hihigit sa 0.2 - 0.3 m/min, at nagbibigay lamang ng husay na ideya ng proseso ng pagbuo ng chip.

Paraan ng high-speed filming. Nagbibigay ito ng magagandang resulta kapag nag-shoot sa dalas na humigit-kumulang 10,000 mga frame bawat segundo at nagbibigay-daan sa iyo upang malaman ang mga tampok ng proseso ng pagbuo ng chip sa halos ginagamit na bilis ng pagputol.

Paraan ng paghahati ng grid. Ito ay batay sa paggamit ng isang tumpak na square dividing mesh na may mga sukat ng cell na 0.05 - 0.15 mm. Ang dividing mesh ay inilalapat sa iba't ibang paraan: sa pamamagitan ng pag-roll gamit ang printing ink, etching, vacuum deposition, screen printing, scratching, atbp. Ang pinakatumpak at simpleng paraan ay scratching gamit ang diamond indenter sa isang PMTZ device para sa pagsukat ng microhardness o sa isang unibersal. mikroskopyo. Upang makakuha ng isang undistorted deformation zone na naaayon sa isang tiyak na yugto ng pagbuo ng chip, ang mga espesyal na aparato ay ginagamit upang "agad" na ihinto ang proseso ng pagputol, kung saan ang pamutol ay tinanggal mula sa ilalim ng mga chips sa pamamagitan ng isang malakas na spring o ang enerhiya ng pagsabog ng isang bayad sa pulbos. Gamit ang isang instrumental na mikroskopyo, ang mga sukat ng mga cell ng naghahati na mata, na nasira bilang resulta ng pagpapapangit, ay sinusukat sa nagresultang ugat ng chip. Gamit ang apparatus ng matematikal na teorya ng plasticity, mula sa mga sukat ng distorted dividing grid ay maaaring matukoy ng isa ang uri ng deformed state, ang laki at hugis ng deformation zone, ang intensity ng deformation sa iba't ibang mga punto ng deformation zone at iba pang mga parameter. na quantitatively characterize ang proseso ng pagbuo ng chip.

Paraan ng metalograpiko. Ang ugat ng chip na nakuha gamit ang isang aparato para sa "instant" cutting stop ay pinutol, ang gilid nito ay lubusan na pinakintab, at pagkatapos ay nakaukit sa isang naaangkop na reagent. Ang resultang microsection ng chip root ay sinusuri sa ilalim ng isang mikroskopyo sa isang magnification ng 25-200 beses o isang microphotography ay kinuha. Pagbabago ng istraktura

Panimula

chips at mga deformation zone kung ihahambing sa istraktura ng isang hindi deformed na materyal, ang direksyon ng deformation texture ay ginagawang posible upang maitatag ang mga hangganan ng deformation zone at hatulan ang mga proseso ng pagpapapangit na nagaganap dito.

Paraan para sa pagsukat ng microhardness. Dahil mayroong isang hindi malabo na ugnayan sa pagitan ng antas ng pagpapapangit ng plastik at ang katigasan ng deformed na materyal, ang pagsukat ng microhardness ng ugat ng chip ay nagbibigay ng isang hindi direktang ideya ng intensity ng deformation sa iba't ibang mga volume ng deformation zone. Upang gawin ito, gamit ang PMT-3 device, ang microhardness ay sinusukat sa iba't ibang mga punto ng chip root at isoscleres (mga linya ng pare-pareho ang katigasan) ay itinayo, sa tulong kung saan ang magnitude ng tangential stresses sa deformation zone ay maaaring matukoy.

Polarization-optical na pamamaraan, o ang paraan ng photoelasticity ay batay sa katotohanan na ang mga transparent na isotropic na katawan ay nagiging anisotropic kapag nakalantad sa mga panlabas na pwersa, at kung sila ay titingnan sa polarized na liwanag, ang interference pattern ay nagpapahintulot sa isa na matukoy ang magnitude at sign ng mga kumikilos na stress. Ang polarization optical method para sa pagtukoy ng mga stress sa deformation zone ay limitado ang paggamit para sa mga sumusunod na dahilan. Ang mga transparent na materyales na ginagamit para sa pagputol ay may ganap na naiibang pisikal at mekanikal na mga katangian kaysa sa mga teknikal na metal - bakal at cast iron. Ang pamamaraan ay nagbibigay ng tumpak na mga halaga ng normal at paggugupit na mga stress lamang sa nababanat na rehiyon. Samakatuwid, gamit ang polarization-optical na pamamaraan, posible na makakuha lamang ng isang husay at tinatayang ideya ng pamamahagi ng stress sa deformation zone.

Mechanical at radiographic na pamamaraan ginagamit upang pag-aralan ang estado ng ibabaw na layer na nasa ilalim ng ginagamot na ibabaw. Ang mekanikal na pamamaraan na binuo ni N. N. Davidenkov ay ginagamit upang matukoy ang mga stress ng unang uri na balanse sa isang rehiyon ng katawan na mas malaki sa laki kaysa sa laki ng mala-kristal na butil. Ang pamamaraan ay na may

Panimula 19

Sa ibabaw ng isang sample na hiwa mula sa isang machined na bahagi, ang napakanipis na mga layer ng materyal ay sunud-sunod na inaalis at ang deformation ng sample ay sinusukat gamit ang strain gauge. Ang isang pagbabago sa laki ng sample ay humahantong sa ang katunayan na sa ilalim ng impluwensya ng mga natitirang stress ay nagiging hindi balanse at deforms. Mula sa nasusukat na mga deformasyon ay maaaring hatulan ng isa ang laki at tanda ng mga natitirang stress.

Batay sa itaas, maaari tayong gumawa ng konklusyon tungkol sa pagiging kumplikado at limitadong kakayahang magamit ng mga eksperimentong pamamaraan sa larangan ng pag-aaral ng mga proseso at pattern sa mga proseso ng pagputol, dahil sa kanilang mataas na gastos, malalaking pagkakamali sa pagsukat at kakulangan ng mga sinusukat na parameter.

May pangangailangan na magsulat ng mga modelong matematikal na maaaring palitan ang eksperimental na pananaliksik sa larangan ng pagputol ng metal, at gamitin ang pang-eksperimentong base lamang sa yugto ng pagkumpirma ng modelong matematikal. Sa kasalukuyan, ang isang bilang ng mga pamamaraan ay ginagamit upang makalkula ang mga puwersa ng pagputol, na hindi nakumpirma ng mga eksperimento, ngunit nagmula sa kanila.

Ang isang pagsusuri ng mga kilalang formula para sa pagtukoy ng mga puwersa ng pagputol at temperatura ay isinagawa sa trabaho, ayon sa kung saan ang mga unang formula ay nakuha sa anyo ng mga empirical degree ng pag-asa para sa pagkalkula ng mga pangunahing bahagi ng pagputol ng mga puwersa ng form:

p, = c P f p sy K P

saan ikasalG - koepisyent na isinasaalang-alang ang impluwensya sa lakas ng ilang mga permanenteng kondisyon; *R- lalim ng pagputol; $^,- longitudinal feed; SAR- pangkalahatan cutting coefficient; xyz- mga exponent.

Panimula 20

Ang pangunahing kawalan ng formula na ito ay ang kakulangan ng isang malinaw na pisikal na koneksyon sa mga modelo ng matematika na kilala sa pagputol. Ang pangalawang kawalan ay ang malaking bilang ng mga pang-eksperimentong koepisyent.

Ayon sa , ginawang posible ng isang generalization ng pang-eksperimentong data na maitatag na ang isang average na tangent ay kumikilos sa harap na ibabaw ng tool.

Boltahe qF = 0.285^, kung saan &Sa- aktwal na huling lakas ng makunat. Sa batayan na ito, nakuha ni A.A. Rosenberg ang isa pang formula para sa pagkalkula ng pangunahing bahagi ng puwersa ng pagputol:

(90-y)"cos/

-- їїдГ + Kasalanan/

Pz=0.28SKab(2.05Ka-0,55)

2250QK Qm5(9Q - Y) "

saan Kommersant- lapad ng cut layer.

Ang kawalan ng formula na ito ay para sa bawat tiyak

Sa kaso ng mga kalkulasyon ng puwersa, kinakailangan upang matukoy ang mga parameter SAA At$k sa eksperimento, na napakahirap sa paggawa. Ayon sa maraming mga eksperimento, ipinahayag na kapag pinapalitan ang isang hubog na linya ng paggugupit ng isang tuwid na linya, ang anggulo U malapit sa 45, at samakatuwid ang formula ay kukuha ng anyo:

dcos U

Pz = - "- r+kasalanan^

tg arccos

Ayon sa mga eksperimento, hindi maaaring gamitin ang pamantayan bilang isang unibersal, na naaangkop sa anumang mga estado ng stress. Gayunpaman, ginagamit ito bilang base sa mga kalkulasyon ng engineering.

Pamantayan para sa pinakamataas na tangential stresses. Ang criterion na ito ay iminungkahi ni Tresca upang ilarawan ang kondisyon ng plasticity, ngunit maaari rin itong gamitin bilang isang criterion ng lakas para sa mga malutong na materyales. Ang pagkabigo ay nangyayari kapag ang pinakamalaking paggugupit ng stress

r max = gir"x ~ b) umabot sa isang tiyak na halaga (para sa bawat materyal).

Para sa mga aluminyo na haluang metal, ang criterion na ito, kapag inihahambing ang pang-eksperimentong data sa mga kinakalkula, ay nagbigay ng isang katanggap-tanggap na resulta. Walang ganoong data para sa iba pang mga materyales;

Meron din pamantayan ng enerhiya. Ang isa sa mga ito ay ang Huber-Mises-Genki hypothesis, ayon sa kung saan, ang pagkasira ay nangyayari kapag ang tiyak na enerhiya ng pagbabago ng hugis ay umabot sa isang tiyak na limitasyon ng halaga.

Panimula23

mga pagbabasa. Ang pamantayang ito ay nakatanggap ng kasiya-siyang pang-eksperimentong kumpirmasyon para sa iba't ibang istrukturang metal at haluang metal. Ang kahirapan sa paglalapat ng pamantayang ito ay nakasalalay sa pang-eksperimentong pagpapasiya ng halaga ng limitasyon.

Ang pamantayan para sa lakas ng mga materyales na hindi pantay na lumalaban sa pag-igting at compression ay kinabibilangan ng criterion ng Schleicher, Balandin, Mirolyubov, Yagna. Kabilang sa mga disadvantage ang kahirapan sa aplikasyon at hindi magandang pang-eksperimentong pagpapatunay.

Dapat tandaan na walang iisang konsepto para sa mga mekanismo ng pagkawasak, pati na rin ang isang unibersal na pamantayan ng pagkawasak kung saan ang isang tao ay maaaring malinaw na hatulan ang proseso ng pagkasira. Sa ngayon, maaari nating pag-usapan ang magandang teoretikal na pag-unlad ng ilang mga espesyal na kaso lamang at mga pagtatangka na gawing pangkalahatan ang mga ito. Ang praktikal na aplikasyon sa mga kalkulasyon ng engineering ng karamihan sa mga modernong modelo ng bali ay hindi pa magagamit.

Ang pagsusuri sa mga diskarte sa itaas sa paglalarawan ng teorya ng paghihiwalay ay nagbibigay-daan sa amin upang i-highlight ang mga sumusunod na tampok na katangian:

Ang mga umiiral na diskarte sa paglalarawan ng mga proseso ng pagkasira ay katanggap-tanggap sa yugto ng simula ng proseso ng pagkasira at kapag nilutas ang mga problema sa unang pagtatantya.

Ang modelo ng proseso ay dapat na nakabatay sa isang paglalarawan ng pisika ng proseso ng pagputol, sa halip na istatistikal na pang-eksperimentong data.

Sa halip na ang mga relasyon ng linear na teorya ng pagkalastiko, kinakailangan na gumamit ng mga pisikal na nonlinear na relasyon na isinasaalang-alang ang mga pagbabago sa hugis at dami ng katawan sa ilalim ng malalaking deformation.

Ang mga pang-eksperimentong pamamaraan ay malinaw na makakapagbigay ng impormasyon

Panimula

impormasyon tungkol sa mekanikal na pag-uugali ng materyal sa isang ibinigay na hanay ng mga temperatura at mga parameter ng proseso ng pagputol.

Batay sa itaas, pangunahing layunin ng gawain ay upang lumikha ng isang matematikal na modelo ng paghihiwalay na nagbibigay-daan, sa batayan ng mga unibersal na constitutive relations, upang isaalang-alang ang lahat ng mga yugto ng proseso, simula sa yugto ng elastic deformation at nagtatapos sa yugto ng paghihiwalay ng mga chips at workpieces at pag-aralan ang mga pattern ng proseso ng pag-alis ng chip.

Sa unang kabanata Ang disertasyon ay nagbabalangkas ng isang mathematical model ng finite deformation at ang mga pangunahing hypotheses ng fracture model. Ang problema ng orthogonal cutting ay ibinabanta.

Sa ikalawang kabanata sa loob ng balangkas ng teoryang inilarawan sa unang kabanata, ang isang modelo ng may hangganan na elemento ng proseso ng pagputol ay itinayo. Ang pagsusuri ng mga mekanismo ng friction at pagkawasak ay ibinibigay kaugnay sa modelo ng finite element. Isinasagawa ang komprehensibong pagsubok sa mga resultang algorithm.

Sa ikatlong kabanata Ang pisikal at mathematical na pagbabalangkas ng teknolohikal na problema ng pag-alis ng mga chips mula sa isang sample ay inilarawan. Ang mekanismo ng pagmomodelo ng proseso at ang pagpapatupad ng may hangganang elemento ay inilarawan nang detalyado. Ang isang paghahambing na pagsusuri ng nakuha na data na may mga eksperimentong pag-aaral ay isinasagawa, ang mga konklusyon ay iginuhit sa pagiging angkop ng modelo.

Ang mga pangunahing probisyon at resulta ng trabaho ay iniulat sa All-Russian na siyentipikong kumperensya "Mga modernong problema ng matematika, mekanika at agham sa computer" (Tula, 2002), pati na rin sa paaralan ng taglamig sa continuum mechanics (Perm, 2003), sa internasyonal na pang-agham na kumperensya "Mga modernong problema ng matematika, mekanika at agham sa computer" (Tula, 2003), sa pang-agham at praktikal na kumperensya "Mga batang siyentipiko ng sentro ng Russia" (Tula, 2003).

Constitutive na relasyon ng elastoplastic na may hangganan na mga proseso ng pagpapapangit

Upang i-indibidwal ang mga punto ng kapaligiran, ang isang arbitrary na sistema ng coordinate 0 ay nagmula para sa paunang t - Tungkol sa isang nakapirming, tinatawag na kalkuladong pagsasaayos (KQ), sa tulong kung saan ang bawat particle ay itinalaga ng isang triple ng mga numero (J,2). ,3) "itinalaga" sa particle na ito at hindi nagbabago sa buong kilusan. Ang sistema 0 na ipinakilala sa pagsasaayos ng sanggunian, kasama ang batayan, =-r (/ = 1,2,3) ay tinatawag na isang nakapirming Lagrangian coordinate system. Tandaan na ang mga coordinate ng mga particle sa unang sandali ng oras sa sistema ng sanggunian ay maaaring mapili bilang mga coordinate ng materyal. Dapat pansinin na kapag isinasaalang-alang ang mga proseso ng pagpapapangit ng isang daluyan na may mga katangian na nakasalalay sa kasaysayan ng pagpapapangit, anuman ang materyal o spatial na mga variable na ginamit, dalawang sistema ng coordinate ang ginagamit - isa sa Lagrangian at Eulerian.

Tulad ng nalalaman, ang paglitaw ng stress sa katawan ay nabuo sa pamamagitan ng pagpapapangit ng mga hibla ng materyal, i.e. pagbabago ng kanilang mga haba at kamag-anak na mga posisyon, samakatuwid ang pangunahing problema na nalutas sa geometrically nonlinear na teorya ng mga deformation ay upang hatiin ang paggalaw ng medium sa translational at "purely deformational" at upang ipahiwatig ang mga panukala para sa kanilang paglalarawan. Dapat pansinin na ang gayong representasyon ay hindi malabo at maraming mga diskarte sa paglalarawan ng kapaligiran ay maaaring ipahiwatig, kung saan ang paghahati ng paggalaw sa portable na "quasi-solid" at kamag-anak na "deformation" ay isinasagawa sa iba't ibang paraan. Sa partikular, sa isang bilang ng mga gawa, ang paggalaw ng pagpapapangit ay nauunawaan bilang ang paggalaw ng kapitbahayan ng isang materyal na particle na may kaugnayan sa pinagbabatayan na batayan ng Lagrangian ek; Sa mga gawa, ang paggalaw na may kaugnayan sa isang matibay na batayan ay isinasaalang-alang bilang isang kilusan ng pagpapapangit, ang paggalaw ng pagsasalin na kung saan ay tinutukoy ng tensor ng pag-ikot na nagkokonekta sa mga pangunahing axes ng kaliwa at kanang mga sukat ng pagbaluktot. Sa gawaing ito, ang paghahati ng paggalaw ng kapitbahayan ng isang materyal na particle M (Larawan 1.1) sa translational at deformed ay batay sa natural na representasyon ng gradient ng bilis sa anyo ng isang simetriko at antisymmetric na bahagi. Sa kasong ito, ang rate ng pagpapapangit ay tinukoy bilang ang kamag-anak na bilis ng particle na may kaugnayan sa matibay na orthogonal trihedron ng vortex na batayan, ang pag-ikot nito ay tinukoy ng vortex tensor Q. Dapat tandaan na sa pangkalahatang kaso ng paggalaw ng daluyan, ang mga pangunahing palakol ng tensor W ay dumadaan sa iba't ibang mga hibla ng materyal. Gayunpaman, tulad ng ipinapakita sa , para sa mga proseso ng simple at parang-simpleng paglo-load sa totoong hanay ng mga deformation, ang pag-aaral ng paggalaw ng deformation sa isang vortex na batayan ay tila napakakasiya-siya. Kasabay nito, kapag nagtatayo ng mga relasyon na naglalarawan sa proseso ng may hangganan na pagpapapangit ng isang daluyan, ang pagpili ng mga panukala ay dapat matugunan ang isang bilang ng mga natural na pamantayan: 1) ang sukatan ng pagpapapangit ay dapat na isinama sa sukatan ng stress sa pamamagitan ng pagpapahayag ng elementarya na gawain. . 2) ang pag-ikot ng isang materyal na elemento bilang isang ganap na matibay na katawan ay hindi dapat humantong sa isang pagbabago sa mga sukat ng pagpapapangit at ang kanilang mga derivatives ng oras - isang pag-aari ng materyal na objectivity. 3) kapag ang pagkakaiba-iba ng mga panukala, ang pag-aari ng simetrya at ang kondisyon para sa paghihiwalay ng mga proseso ng pagbabago ng hugis at pagbabago ng dami ay dapat mapanatili. Ang huling kinakailangan ay lubos na kanais-nais.

Tulad ng ipinapakita ng pagsusuri, ang paggamit ng mga hakbang sa itaas upang ilarawan ang proseso ng may hangganan na pagpapapangit, bilang panuntunan, ay humahantong sa alinman sa hindi sapat na kawastuhan sa paglalarawan ng pagpapapangit o sa isang napakakomplikadong pamamaraan para sa kanilang pagkalkula.

Ang mga invariant ay ginagamit upang matukoy ang curvature at twist ng trajectory

tensors W ", na mga Jaumann derivatives ng ika-10 order ng deviator ng strain rates, tulad ng ipinapakita sa. Maaari silang matukoy mula sa kilalang halaga ng metric tensor at derivatives ng mga bahagi nito sa isinasaalang-alang na sandali sa oras. Dahil dito, ang halaga ng curvature at twists, sa kaibahan sa pangalawa at pangatlong invariant ng functional measure ng deformation H ay hindi nakadepende sa likas na katangian ng pagbabago sa metric sa buong interval Ang mga relasyon ng pangkalahatang isotropy postulate sa form (. 1.21) ay ang mga panimulang punto para sa pagbuo ng mga partikular na modelo ng mga deformable na katawan at ang kanilang pang-eksperimentong pagpapatunay proseso ng pagpapapangit ng isang daluyan, ang rate ng pagbabalangkas ay karaniwang ginagamit, pagkatapos ay ang lahat ng mga relasyon ay mabubuo sa mga rate ng pagbabago ng scalar at tensor parameter na naglalarawan sa pag-uugali ng daluyan Sa kasong ito, ang mga rate ng pagpapapangit ng mga vectors at tumutugma sa mga kamag-anak na derivatives ng mga tensor at deviator sa kahulugan ng Jaumann.

Pagbuo ng isang modelo para sa pagpapakilala ng isang matibay na wedge sa isang semi-infinite na elastic-plastic na katawan

Sa kasalukuyan, walang mga analytical na pamamaraan para sa paglutas ng mga problemang nauugnay sa mga pagpapatakbo ng paghihiwalay. Ang paraan ng sliding line ay malawakang ginagamit para sa mga operasyon gaya ng pagpasok ng wedge o pagtanggal ng chip. Gayunpaman, ang mga solusyon na nakuha gamit ang paraang ito ay hindi kayang ilarawan nang husay ang kurso ng proseso. Mas katanggap-tanggap na gumamit ng mga numerical na pamamaraan batay sa variational na prinsipyo ng Lagrange at Jourdain. Ang mga umiiral na tinatayang pamamaraan para sa paglutas ng mga problema sa halaga ng hangganan sa mekanika ng isang deformable na solid ay inilarawan nang may sapat na detalye sa mga monograph.

Alinsunod sa pangunahing konsepto ng FEM, ang buong dami ng deformable medium ay nahahati sa isang may hangganan na bilang ng mga elemento na nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa mga nodal point; ang pinagsamang paggalaw ng mga elementong ito ay nagmomodelo ng galaw ng isang deformable medium. Bukod dito, sa loob ng bawat elemento, ang sistema ng mga katangian na naglalarawan ng paggalaw ay tinatantya ng isa o ibang sistema ng mga function na tinutukoy ng uri ng napiling elemento. Sa kasong ito, ang mga pangunahing hindi alam ay ang mga displacement ng mga node ng elemento.

Ang paggamit ng isang simplex na elemento ay makabuluhang pinapasimple ang pamamaraan para sa pagbuo ng isang may hangganan na representasyon ng elemento ng kaugnayan (2.5), dahil pinapayagan nito ang paggamit ng mas simpleng mga operasyon ng one-point na pagsasama sa dami ng elemento. Kasabay nito, dahil ang mga kinakailangan ng pagkakumpleto at pagpapatuloy ay nasiyahan para sa napiling pagtatantya, ang kinakailangang antas ng kasapatan ng modelo ng may hangganan na elemento sa isang "patuloy na sistema" - isang deformable na katawan - ay nakakamit sa pamamagitan lamang ng pagtaas ng bilang ng mga may hangganang elemento. na may kaukulang pagbaba sa kanilang mga sukat. Ang isang malaking bilang ng mga elemento ay nangangailangan ng isang malaking halaga ng memorya at kahit na mas maraming oras na ginugol sa pagproseso ng impormasyong ito ay hindi nagbibigay ng isang mataas na kalidad na solusyon. Ang pagtukoy sa pinakamainam na bilang ng mga elemento ay isa sa mga pangunahing gawain sa mga kalkulasyon.

Hindi tulad ng iba pang mga pamamaraan na ginamit, ang paraan ng sunud-sunod na pag-load ay may isang tiyak na pisikal na kahulugan, dahil sa bawat hakbang ang reaksyon ng system sa isang pagtaas ng pagkarga ay isinasaalang-alang bilang ito ay nangyayari sa aktwal na proseso. Samakatuwid, ang pamamaraan ay nagbibigay-daan sa amin upang makakuha ng higit pang impormasyon tungkol sa pag-uugali ng isang katawan kaysa sa magnitude lamang ng mga displacement sa ilalim ng isang ibinigay na sistema ng pagkarga. Dahil ang isang kumpletong hanay ng mga solusyon na naaayon sa iba't ibang bahagi ng pagkarga ay natural na nakuha, nagiging posible na pag-aralan ang mga intermediate na estado para sa katatagan at, kung kinakailangan, gumawa ng naaangkop na mga pagbabago sa pamamaraan upang matukoy ang mga sumasanga na mga punto at makahanap ng mga posibleng pagpapatuloy ng proseso.

Ang paunang yugto ng algorithm ay ang pagtatantya ng rehiyon na pinag-aaralan para sa sandali ng oras t = O ng mga may hangganang elemento. Ang pagsasaayos ng lugar na tumutugma sa paunang sandali ay itinuturing na kilala, at ang katawan ay maaaring nasa isang "natural" na estado o may mga paunang stress dahil, halimbawa, sa nakaraang yugto ng pagproseso.

Susunod, batay sa inaasahang likas na katangian ng proseso ng pagpapapangit, ang uri ng partikular na teorya ng plasticity ay napili (Seksyon 1.2). Ang naprosesong data mula sa mga eksperimento sa uniaxial tension ng mga sample ng materyal sa ilalim ng pag-aaral ay bumubuo ng isang tiyak na uri ng constitutive relations, gamit, alinsunod sa mga kinakailangan ng sugnay 1.2, ang alinman sa mga pinakakaraniwang paraan ng pagtatantya sa eksperimental na curve. Kapag nilulutas ang isang problema, ang isang tiyak na uri ng teorya ng plasticity ay ipinapalagay na hindi nagbabago para sa buong volume na pinag-aaralan sa buong proseso. Ang pagiging patas ng pagpili ay kasunod na tinasa ng curvature ng trajectory ng pagpapapangit, na kinakalkula sa pinakamaraming katangian ng mga punto ng katawan. Ang diskarte na ito ay ginamit upang pag-aralan ang mga modelo ng mga teknolohikal na proseso ng may hangganan na pagpapapangit ng mga tubular na sample sa mga rehimen ng simple o malapit na panlabas na pag-load. Alinsunod sa napiling pamamaraan ng step-by-step na pagsasama, ang buong agwat ng paglo-load na may paggalang sa parameter t ay nahahati sa isang bilang ng medyo maliliit na yugto (mga hakbang). Sa hinaharap, ang solusyon sa problema para sa isang tipikal na hakbang ay gagawin gamit ang sumusunod na algorithm. 1. Para sa configuration ng rehiyon na bagong natukoy batay sa mga resulta ng nakaraang hakbang, ang mga sukatan na katangian ng deformed space ay kinakalkula. Sa unang hakbang, ang pagsasaayos ng rehiyon ay tumutugma sa pagsasaayos na tinutukoy sa t = O. 2. Ang nababanat-plastik na mga katangian ng materyal ay tinutukoy para sa bawat elemento alinsunod sa estado ng stress-strain na naaayon sa dulo ng nakaraang hakbang. 3. Isang lokal na matrix ng stiffness at element force vector ay nabuo. 4. Tinukoy ang mga kundisyon ng kinematic na hangganan sa mga contact surface. Para sa isang arbitrary na hugis sa ibabaw ng contact, isang kilalang pamamaraan para sa paglipat sa isang lokal na sistema ng coordinate ay ginagamit. 5. Nabuo ang isang global system stiffness matrix at ang kaukulang vector ng puwersa. 6. Ang sistema ng algebraic equation ay nalutas, ang vector column ng velocities ng nodal movements ay tinutukoy. 7. Ang mga katangian ng instantaneous stress-strain state ay natutukoy, ang mga tensor ng strain rate W, vortex C1, at ang rate ng pagbabago ng volume 0 ay kinakalkula, ang curvature ng deformation trajectory X ay kinakalkula 8. Ang mga field ng bilis ang mga stress at strain tensor ay isinama, at isang bagong configuration ng rehiyon ang tinutukoy. Ang uri ng estado ng stress-strain, mga zone ng elastic at plastic deformation ay tinutukoy. 9. Natutukoy ang nakamit na antas ng mga panlabas na puwersa. 10. Ang katuparan ng mga kondisyon ng ekwilibriyo ay sinusubaybayan at ang mga natitirang vector ay kinakalkula. Kapag nagpapatupad ng isang scheme nang walang paglilinaw ng mga pag-ulit, ang paglipat ay isinasagawa kaagad sa hakbang 1.

Mga salik na nakakaimpluwensya sa proseso ng pagbuo ng chip

Ang proseso ng pagbuo ng chip kapag ang pagputol ng mga metal ay plastic deformation, na may posibleng pagkasira ng cut layer, bilang isang resulta kung saan ang cut layer ay nagiging chips. Ang proseso ng pagbuo ng chip ay higit na tumutukoy sa proseso ng pagputol: ang laki ng puwersa ng pagputol, ang dami ng init na nabuo, ang katumpakan at kalidad ng nagresultang ibabaw, at pagkasuot ng tool. Ang ilang mga kadahilanan ay may direktang impluwensya sa proseso ng pagbuo ng chip, ang iba - hindi direkta, sa pamamagitan ng mga salik na direktang nakakaimpluwensya. Halos lahat ng mga kadahilanan ay hindi direktang nakakaimpluwensya, at ito ay nagdudulot ng isang buong kadena ng magkakaugnay na phenomena.

Ayon sa , apat na mga kadahilanan lamang ang may direktang impluwensya sa proseso ng pagbuo ng chip sa panahon ng hugis-parihaba na pagputol: ang anggulo ng pagkilos, ang anggulo ng rake ng tool, ang bilis ng pagputol at ang mga katangian ng materyal. Ang lahat ng iba pang mga kadahilanan ay hindi direktang nakakaimpluwensya. Upang matukoy ang mga dependency na ito, ang proseso ng libreng hugis-parihaba na pagputol ng materyal sa isang patag na ibabaw ay pinili Ang workpiece ay nahahati sa dalawang bahagi ng linya ng inilaan na dibisyon GA, ang tuktok na layer ay ang hinaharap na chip, ang kapal ng tinanggal na layer ay. o, ang natitirang workpiece ay makapal h. Ang Point M ay ang pinakamataas na punto ng pag-abot sa dulo ng cutter sa panahon ng pagtagos, ang landas na dinadaanan ng cutter ay S. Ang lapad ng sample ay may hangganan at katumbas ng b. Isaalang-alang natin ang isang modelo ng proseso ng pagputol (Larawan 3.1.) Ipagpalagay na sa unang sandali ng oras ang sample ay hindi deformed, buo, walang mga hiwa. Isang workpiece na binubuo ng dalawang surface na konektado ng napakanipis na layer ng AG, 8 .a makapal, kung saan ang a ay ang kapal ng mga chips na inaalis. AG - tinantyang linya ng paghahati (Larawan 3.1.). Kapag gumagalaw ang pamutol, nangyayari ang pakikipag-ugnay sa dalawang ibabaw ng tool sa paggupit. Sa paunang sandali ng oras, walang pagkasira ang nangyayari - ang pamutol ay ipinakilala nang walang pagkasira. Ang nababanat-plastik na isotropic na materyal ay ginagamit bilang pangunahing materyal. Ang mga kalkulasyon ay isinasaalang-alang ang parehong ductile (ang kakayahan ng isang materyal na sumailalim sa malalaking natitirang mga deformation nang hindi nasira) at malutong (ang kakayahan ng isang materyal na masira nang walang kapansin-pansing plastic deformation) na mga materyales. Ang batayan ay isang low-speed cutting mode, na nag-aalis ng paglitaw ng pagwawalang-kilos sa harap na ibabaw. Ang isa pang tampok ay ang mababang henerasyon ng init sa panahon ng proseso ng pagputol, na hindi nakakaapekto sa pagbabago sa mga pisikal na katangian ng materyal at, dahil dito, ang proseso ng pagputol at ang halaga ng mga puwersa ng pagputol. Kaya, ito ay nagiging posible sa parehong numero at eksperimental na pag-aralan ang proseso ng pagputol ng cutting layer, na hindi kumplikado ng karagdagang mga phenomena.

Alinsunod sa Kabanata 2, ang proseso ng may hangganan na elemento ng paglutas ng isang quasi-static na problema sa pagputol ay isinasagawa sa pamamagitan ng sunud-sunod na pag-load ng sample, sa kaso ng pagputol - sa pamamagitan ng maliit na paggalaw ng cutter sa direksyon ng sample . Ang problema ay malulutas sa pamamagitan ng kinematically na pagtukoy sa paggalaw sa pamutol, dahil ang bilis ng pagputol ay kilala, ngunit ang puwersa ng pagputol ay hindi alam at ito ay isang matukoy na dami. Upang malutas ang problemang ito, binuo ang isang dalubhasang software package na Wind2D, na may kakayahang lutasin ang tatlong problema - nagbibigay ng mga resulta na nagpapatunay sa bisa ng mga kalkulasyon na nakuha, pagkalkula ng mga problema sa pagsubok upang bigyang-katwiran ang bisa ng itinayong modelo, at pagkakaroon ng kakayahang magdisenyo at malutas ang isang problema sa teknolohiya.

Upang malutas ang mga problemang ito, napili ang isang modelo para sa modular na konstruksyon ng complex, na kinabibilangan ng isang karaniwang shell bilang isang elementong pinag-isa na may kakayahang pamahalaan ang koneksyon ng iba't ibang mga module. Ang tanging malalim na pinagsamang module ay ang block ng visualization ng mga resulta. Ang natitirang mga module ay nahahati sa dalawang kategorya: mga problema at mga modelo ng matematika. Maaaring hindi kakaiba ang modelo ng matematika. Sa orihinal na disenyo mayroong tatlo sa kanila para sa dalawang magkakaibang uri ng mga elemento. Ang bawat gawain ay kumakatawan din sa isang module na nauugnay sa isang mathematical na modelo na may tatlong pamamaraan at sa shell na may isang pamamaraan para sa pagtawag sa module, kaya, ang pagsasama ng isang bagong module ay nabawasan sa pagpasok ng apat na linya sa proyekto at muling pagsasama-sama. Ang mataas na antas ng wika na Borland Delphi 6.0 ay pinili bilang isang tool sa pagpapatupad, na mayroong lahat ng kailangan upang malutas ang problema sa isang limitadong oras. Sa bawat gawain, posibleng gumamit ng alinman sa awtomatikong ginawang finite element meshes, o gumamit ng mga espesyal na inihanda gamit ang AnSYS 5.5.3 package at naka-save sa text format. Ang lahat ng mga hangganan ay maaaring nahahati sa dalawang uri: dynamic (kung saan nagbabago ang mga node mula sa bawat hakbang) at static (constant sa buong pagkalkula). Ang pinakamahirap na i-modelo ay ang mga dynamic na hangganan; kung masusubaybayan mo ang proseso ng paghihiwalay sa pamamagitan ng mga node, pagkatapos ay kapag naabot ang criterion ng pagkawasak sa isang node na kabilang sa hangganan ng Ol, ang koneksyon sa pagitan ng mga elemento kung saan nabibilang ang node na ito ay nasira sa pamamagitan ng pagdoble. ang node - pagdaragdag ng bagong numero para sa mga elementong nasa ibaba ng linyang naghahati. Ang isang node ay itinalaga sa J- at, at ang isa pang 1 із (Fig. 3.10). Susunod, mula sa 1 at ang node ay napupunta sa C at pagkatapos ay sa C. Ang node na nakatalaga sa A p kaagad o pagkatapos ng ilang hakbang ay bumagsak sa ibabaw ng cutter at napupunta sa C, kung saan maaari itong mahiwalay sa dalawang dahilan: maabot ang detatsment criterion, o sa pag-abot sa punto B, kung ang chipbreaker ay tinutukoy kapag nilutas ang problemang ito. Susunod, lilipat ang node sa G9 kung ang node sa harap nito ay na-unpin na.

Paghahambing ng natagpuang eksperimento at kinakalkula na mga halaga ng mga puwersa ng pagputol

Tulad ng nabanggit kanina, ang gawain ay gumamit ng isang hakbang-hakbang na paraan ng pag-load, ang kakanyahan nito ay upang hatiin ang buong landas ng wedge sa maliliit na mga segment ng pantay na haba. Upang mapataas ang katumpakan at bilis ng mga kalkulasyon, sa halip na mga ultra-maliit na hakbang, ginamit ang isang umuulit na paraan upang bawasan ang laki ng hakbang na kinakailangan para sa isang tumpak na paglalarawan ng problema sa pakikipag-ugnay kapag ginagamit ang paraan ng may hangganang elemento. Ang parehong mga geometric na kondisyon para sa mga node at mga kondisyon ng pagpapapangit para sa mga may hangganan na elemento ay sinusuri.

Ang proseso ay batay sa pagsuri sa lahat ng pamantayan at pagtukoy sa pinakamaliit na salik sa pagbabawas ng hakbang, pagkatapos nito ay muling kalkulahin ang hakbang at iba pa hanggang sa maging 0.99 ang K. Ang ilan sa mga pamantayan ay maaaring hindi gamitin sa isang bilang ng mga gawain; ang lahat ng mga pamantayan ay inilarawan sa ibaba (Fig. Evil): 1. Pagbabawal ng materyal na pagtagos sa katawan ng pamutol - nakamit sa pamamagitan ng pagsuri sa lahat ng mga node mula sa I\L 9"! 12 sa intersection ng front cutting surface boundary. Ipagpalagay na ang paggalaw ay linear sa isang hakbang, ang punto ng contact sa pagitan ng ibabaw at ng node ay matatagpuan at ang koepisyent ng pagbawas sa laki ng hakbang ay tinutukoy. Ang hakbang ay muling kinakalkula. 2. Natutukoy ang mga elementong nakapasa sa yield point sa hakbang na ito, at tinutukoy ang isang kadahilanan ng pagbabawas para sa hakbang upang ang ilang elemento lamang ang "pumasa" sa limitasyon. Ang hakbang ay muling kinakalkula. 3. Natukoy ang mga node mula sa isang partikular na lugar na kabilang sa dividing line GA na lumampas sa halaga ng criterion ng pagkawasak sa hakbang na ito. Ang isang kadahilanan ng pagbabawas para sa hakbang ay tinutukoy upang ang isang node lamang ay lumampas sa halaga ng pamantayan ng pagkabigo. Ang hakbang ay muling kinakalkula. Kabanata 3. Pagmomodelo ng matematika ng proseso ng paggupit 4. Pagbabawal sa pagtagos ng materyal sa katawan ng pamutol sa pamamagitan ng rear cutting surface para sa mga unit mula sa A 6, kung ang hangganang ito ay hindi secured. 5. Para sa mga node 1 8, ang kondisyon ng detatsment at ang paglipat sa gitna sa punto B ay maaaring tukuyin kung ang kundisyon na ginamit sa pagkalkula na may isang chipbreaker ay napili. 6. Kung ang pagpapapangit sa hindi bababa sa isang elemento ay lumampas ng higit sa 25%, ang laki ng hakbang ay nabawasan sa limitasyon ng 25% na pagpapapangit. Ang hakbang ay muling kinakalkula. 7. Ang pinakamababang step size reduction factor ay tinutukoy, at kung ito ay mas mababa sa 0.99, pagkatapos ay ang hakbang ay muling kalkulahin, kung hindi, ang paglipat sa susunod na mga kondisyon ay magaganap. 8. Ang unang hakbang ay itinuturing na walang alitan. Pagkatapos ng pagkalkula, ang mga direksyon ng paggalaw ng mga node na kabilang sa A 8 at C ay matatagpuan, ang alitan ay idinagdag at ang hakbang ay muling kinakalkula, ang direksyon ng puwersa ng friction ay nai-save sa isang hiwalay na tala. Kung ang hakbang ay kinakalkula na may alitan, pagkatapos ay susuriin kung ang direksyon ng paggalaw ng mga node kung saan kumikilos ang puwersa ng friction ay nagbago. Kung ito ay nagbago, ang mga yunit na ito ay mahigpit na naayos sa harap na ibabaw ng pagputol. Ang hakbang ay muling kinakalkula. 9. Kung ang paglipat sa susunod na hakbang ay isinasagawa, at hindi muling pagkalkula, kung gayon ang mga node na papalapit sa front cutting surface ay sinigurado - TRANSITION OF NODES MULA 12 K A 8 10. Kung ang paglipat sa susunod na hakbang ay isinasagawa, at hindi muling pagkalkula, pagkatapos ay para sa mga node na kabilang sa 1 8, ang mga puwersa ng pagputol ay kinakalkula at kung sila ay negatibo, pagkatapos ay ang yunit ay nasuri para sa posibilidad ng detatsment, i.e. ang detatsment ay isinasagawa lamang kung ito ang pinakamataas. 11. Kung ang paglipat sa susunod na hakbang ay isinasagawa, at hindi muling pagkalkula, kung gayon ang isang node na kabilang sa AG ay natukoy na lumampas sa halaga ng pamantayan ng pagkasira sa hakbang na ito ng isang katanggap-tanggap (maliit) na halaga. Paganahin ang mekanismo ng paghihiwalay: sa halip na isang node, dalawa ang nilikha, ang isa ay kabilang sa - at, ang isa pa ay mula sa; muling pagbilang ng mga node ng katawan gamit ang isang espesyal na algorithm. Lumipat sa susunod na hakbang.

Ang panghuling pagpapatupad ng pamantayan (1-11) ay naiiba sa pagiging kumplikado at sa posibilidad ng kanilang paglitaw at ang tunay na kontribusyon sa pagpapabuti ng mga resulta ng pagkalkula. Ang pamantayan (1) ay madalas na lumitaw kapag gumagamit ng isang maliit na bilang ng mga hakbang sa pagkalkula, at napakabihirang kapag gumagamit ng isang malaking bilang ng mga hakbang sa parehong lalim ng plunge. Gayunpaman, hindi pinapayagan ng criterion na ito ang mga node na "mahulog" sa loob ng cutter, na humahantong sa mga maling resulta. Ayon sa (9), ang mga node ay naayos sa yugto ng paglipat sa susunod na hakbang, at hindi sa pamamagitan ng ilang muling pagkalkula.

Ang pagpapatupad ng criterion (2) ay binubuo ng paghahambing ng luma at bagong mga halaga ng intensity ng stress para sa lahat ng mga elemento at pagtukoy ng elemento na may pinakamataas na halaga ng intensity. Ang pamantayang ito ay ginagawang posible upang madagdagan ang laki ng hakbang at sa gayon ay hindi lamang dagdagan ang bilis ng pagkalkula, ngunit bawasan din ang error na nagreresulta mula sa mass transition ng mga elemento mula sa nababanat na zone hanggang sa plastic. Katulad din sa criterion (4).

Upang pag-aralan ang isang purong proseso ng pagputol, nang walang impluwensya ng isang matalim na pagtaas ng temperatura sa ibabaw ng pakikipag-ugnayan at sa isang sample kung saan nabuo ang mga flush chips, nang walang pagbuo ng isang built-up na ibabaw sa ibabaw ng pagputol, isang bilis ng pagputol ng humigit-kumulang Kinakailangan ang 0.33 mm/sec. Ang pagkuha ng bilis na ito bilang maximum, nalaman namin na upang isulong ang pamutol ng 1 mm, kinakailangan upang kalkulahin ang 30 mga hakbang (napapailalim sa isang agwat ng oras na 0.1 - na nagsisiguro ng pinakamahusay na katatagan ng proseso). Kapag kinakalkula gamit ang isang modelo ng pagsubok, kapag nagpapakilala ng isang pamutol ng 1 mm, isinasaalang-alang ang paggamit ng mga naunang inilarawan na pamantayan at nang hindi isinasaalang-alang ang alitan, 190 mga hakbang ang nakuha sa halip na 30. Ito ay dahil sa isang pagbawas sa laki ng paunang hakbang. . Gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang proseso ay umuulit, 419 na hakbang ang aktwal na binilang. Ang pagkakaibang ito ay sanhi ng napakalaking laki ng hakbang, na humahantong sa maraming pagbaba sa laki ng hakbang dahil sa umuulit na katangian ng pamantayan. Kaya. na may paunang pagtaas sa bilang ng mga hakbang sa 100 sa halip na 30, ang kinakalkula na bilang ng mga hakbang ay nakuha - 344. Ang karagdagang pagtaas sa bilang sa 150 ay humahantong sa pagtaas ng bilang ng mga kinakalkula na hakbang sa 390, at samakatuwid ay isang pagtaas sa oras ng pagkalkula. Batay dito, maaari itong ipagpalagay na ang pinakamainam na bilang ng mga hakbang kapag nagmomodelo ng proseso ng pag-alis ng chip ay 100 hakbang bawat 1 mm ng pagtagos, na may hindi pantay na dibisyon ng mesh na may bilang ng mga elemento 600-1200. Kasabay nito, ang tunay na bilang ng mga hakbang, nang hindi isinasaalang-alang ang friction, ay hindi bababa sa 340 bawat 1 mm, at isinasaalang-alang ang friction, hindi bababa sa 600 na hakbang.

“MECHANICS UDC: 539.3 A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin NUMERICAL SIMULATION NG HIGH-SPEED ORTHOGONAL PROCESSES...”

BULLETIN NG TOMSK STATE UNIVERSITY

2009 Mathematics and Mechanics No. 2(6)

MEKANIKO

A.N. Shipachev, S.A. Zelepugin

NUMERICAL SIMULATION NG MGA PROSESO

HIGH SPEED ORTHOGONAL CUTTING NG MGA METAL1

Ang mga proseso ng high-speed orthogonal cutting ng mga metal gamit ang finite element method ay numerical na pinag-aralan sa loob ng framework ng isang elastoplastic na modelo ng medium sa cutting speed range na 1 – 200 m/s. Ang paglilimita ng halaga ng tiyak na enerhiya ng mga gupit na strain ay ginamit bilang isang pamantayan para sa paghihiwalay ng chip. Natukoy ang pangangailangang gumamit ng karagdagang criterion para sa pagbuo ng chip, kung saan iminungkahi ang isang limitadong halaga ng tiyak na dami ng microdamage.

Mga pangunahing salita: high-speed cutting, numerical modeling, finite element method.

Mula sa pisikal na pananaw, ang proseso ng pagputol ng mga materyales ay isang proseso ng matinding plastic deformation at pagkasira, na sinamahan ng friction ng mga chips sa front surface ng cutter at friction ng rear surface ng tool sa cutting surface, na nagaganap sa ilalim mga kondisyon ng mataas na presyon at bilis ng pag-slide. Ang mekanikal na enerhiya na ginugol sa kasong ito ay nagbabago sa thermal energy, na kung saan ay may malaking impluwensya sa mga pattern ng pagpapapangit ng cut layer, cutting forces, wear at tibay ng tool.

Ang mga produkto ng modernong mechanical engineering ay nailalarawan sa pamamagitan ng paggamit ng mataas na lakas at mahirap na proseso na mga materyales, isang matalim na pagtaas sa mga kinakailangan para sa katumpakan at kalidad ng mga produkto, at isang makabuluhang komplikasyon ng mga istrukturang anyo ng mga bahagi ng makina na nakuha sa pamamagitan ng pagputol. Samakatuwid, ang proseso ng machining ay nangangailangan ng patuloy na pagpapabuti. Sa kasalukuyan, ang isa sa mga pinaka-promising na lugar para sa naturang pagpapabuti ay ang high-speed processing.

Sa siyentipikong panitikan, ang teoretikal at eksperimentong pag-aaral ng mataas na bilis ng pagputol ng mga materyales ay labis na hindi sapat na kinakatawan. Mayroong mga indibidwal na halimbawa ng pang-eksperimentong at teoretikal na pag-aaral ng impluwensya ng temperatura sa mga katangian ng lakas ng isang materyal sa panahon ng high-speed cutting. Sa teoretikal na mga termino, ang problema sa pagputol ng mga materyales ay nakatanggap ng pinakamalaking pag-unlad sa paglikha ng isang bilang ng mga analytical na modelo ng orthogonal cutting. Gayunpaman, ang pagiging kumplikado ng problema at ang pangangailangan na mas ganap na isaalang-alang ang mga katangian ng mga materyales, thermal at inertial effect na humantong sa gawaing isinasagawa sa tulong pinansyal ng Russian Foundation for Basic Research (mga proyekto 07-08-00037 , 08-08-12055), ang Russian Foundation para sa Pangunahing Pananaliksik at Pangangasiwa ng Tomsk Region (proyekto 09- 08-99059), Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation sa loob ng balangkas ng AVTsP "Pag-unlad ng siyentipikong potensyal ng mas mataas na edukasyon” (proyekto 2.1.1/5993).

110 A.N. Shipachev, S.A. Gumamit si Zelepugin ng mga numerical na pamamaraan, kung saan, na may kaugnayan sa problemang isinasaalang-alang, ang paraan ng may hangganan na elemento ay pinakamalawak na ginamit.

– – –

ay kinakalkula gamit ang Mie–Grüneisen type equation ng estado, kung saan ang mga coefficient ay pinili batay sa Hugoniot shock adiabatic constants a at b.

Iniuugnay ng mga constitutive relations ang mga bahagi ng stress deviator at ang strain rate tensor at ginagamit ang Jaumann derivative. Upang ilarawan ang daloy ng plastik, ginagamit ang kundisyon ng Mises. Ang mga dependences ng mga katangian ng lakas ng medium (shear modulus G at dynamic na lakas ng ani) sa temperatura at ang antas ng pinsala ng materyal ay isinasaalang-alang.

Ang pagmomodelo ng proseso ng paghihiwalay ng chip mula sa workpiece ay isinagawa gamit ang criterion ng pagkasira ng mga kinakalkula na elemento ng workpiece, at ginamit ang isang diskarte na katulad ng simulation modeling ng pagkasira ng materyal na uri ng pagguho. Ang naglilimitang halaga ng partikular na shear strain energy na Esh ay ginamit bilang isang criterion ng fracture—ang pamantayan sa paghihiwalay ng chip.

Ang kasalukuyang halaga ng enerhiya na ito ay kinakalkula gamit ang formula:

D Esh = Sij ij (5) dt Ang kritikal na halaga ng tiyak na enerhiya ng mga deformation ng paggugupit ay nakasalalay sa mga kondisyon ng pakikipag-ugnayan at tinukoy ng paggana ng paunang bilis ng epekto:

c Esh = abo + bsh 0, (6) c kung saan ang abo, bsh ay mga pare-parehong materyal. Kapag ang Esh Esh ay nasa isang cell ng pagkalkula, ang cell na ito ay itinuturing na nawasak at inalis mula sa karagdagang mga kalkulasyon, at ang mga parameter ng mga kalapit na mga cell ay inaayos na isinasaalang-alang ang mga batas sa konserbasyon. Ang pagsasaayos ay binubuo ng pag-alis ng masa ng nasirang elemento mula sa masa ng mga node na kabilang sa elementong ito. Kung sa kasong ito ang masa ng anumang computational node ay nagiging zero, kung gayon ang node na ito ay itinuturing na nawasak at aalisin din mula sa karagdagang mga kalkulasyon.

Mga resulta ng pagkalkula Ang mga kalkulasyon ay isinagawa para sa bilis ng pagputol mula 1 hanggang 200 m/s. Mga sukat ng gumaganang bahagi ng tool: haba ng tuktok na gilid 1.25 mm, gilid gilid 3.5 mm, rake anggulo 6°, likod anggulo 6°. Ang steel plate na pinoproseso ay may kapal na 5 mm, isang haba na 50 mm, at isang cutting depth na 1 mm. Ang materyal ng workpiece ay St3 steel, ang materyal ng gumaganang bahagi ng tool ay isang siksik na pagbabago ng boron nitride.

Ang mga sumusunod na halaga ng mga constant ng materyal ng workpiece ay ginamit: 0 = 7850 kg/m3, a = 4400 m/s, b = 1.55, G0 = 79 GPa, 0 = 1.01 GPa, V1 = 9.2 10–6 m3/kg , V2 = 5.7 10–7 m3/kg, Kf = 0.54 m s/kg, Pk = –1.5 GPa, abo = 7 104 J/kg, bsh = 1.6 ·103 m/s. Ang materyal ng gumaganang bahagi ng tool ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga constants 0 = 3400 kg/m3, K1 = 410 GPa, K2 = K3 = 0, 0 = 0, G0 = 330 GPa, kung saan ang K1, K2, K3 ay ang mga constants ng equation ng estado sa anyong Mie – Grüneisen.

– – –

kanin. 1. Hugis ng chip, workpiece at gumaganang bahagi ng cutting tool sa mga oras na 1.9 ms (a) at 3.8 ms (b) kapag gumagalaw ang cutter sa bilis na 10 m/s Numerical modeling ng high-speed orthogonal cutting process 113 hanggang sa matugunan ang pamantayan ng paghihiwalay. Sa bilis ng pagputol na 10 m/s at mas mababa, ang mga lugar ay lilitaw sa sample kung saan ang chip separation criterion ay hindi na-trigger sa isang napapanahong paraan (Larawan 1, a), na nagpapahiwatig ng pangangailangan na gumamit ng alinman sa karagdagang criterion o palitan ang ginamit. criterion na may bago.

Bilang karagdagan, ang pangangailangan upang ayusin ang pamantayan ng pagbuo ng chip ay ipinahiwatig ng hugis ng ibabaw ng chip.

– – –

kanin. 3. Mga patlang ng tiyak na dami ng mga microdamage (sa cm3/g) sa oras na 1.4 ms kapag gumagalaw ang cutter sa bilis na 25 m/s Numerical modeling ng high-speed orthogonal cutting process 115 Konklusyon Ang mga proseso ng high-speed Ang orthogonal cutting ng mga metal ay ayon sa numerong pinag-aralan ng finite element method sa loob ng framework ng isang elastoplastic na modelong kapaligiran sa cutting speed range na 1 – 200 m/s.

Batay sa nakuha na mga resulta ng pagkalkula, itinatag na ang likas na katangian ng pamamahagi ng mga linya ng antas ng tiyak na enerhiya ng mga paggugupit na mga strain at temperatura sa mga ultra-high na bilis ng pagputol ay pareho sa mga bilis ng pagputol ng pagkakasunud-sunod ng 1 m / s , at ang mga pagkakaiba-iba ng husay sa mode ay maaaring lumitaw dahil sa pagkatunaw ng materyal ng workpiece, na nangyayari lamang sa isang makitid na layer na nakikipag-ugnay sa tool, at dahil din sa pagkasira ng mga katangian ng lakas ng materyal ng gumaganang bahagi ng tool. .

Natukoy ang isang parameter ng proseso - ang tiyak na dami ng microdamage - ang limitasyon ng halaga na maaaring magamit bilang isang karagdagang o independiyenteng pamantayan para sa pagbuo ng chip.

PANITIKAN

1. Petrushin S.I. Pinakamainam na disenyo ng gumaganang bahagi ng mga tool sa paggupit // Tomsk: Publishing house Tom. Politeknikong Unibersidad, 2008. 195 p.

2. Sutter G., Ranc N. Mga field ng temperatura sa isang chip habang high-speed orthogonal cutting – Isang eksperimental na pagsisiyasat // Int. J. Mga Machine Tool at Paggawa. 2007. Hindi. 47. P. 1507 – 1517.

4. Hortig C., Svendsen B. Simulation ng chip formation sa panahon ng high-speed cutting // J. Materials Processing Technology. 2007. Hindi. 186. P. 66 – 76.

5. Campbell C.E., Bendersky L.A., Boettinger W.J., Ivester R. Microstructural characterization ng AlT651 chips at workpiece na ginawa ng high-speed machining // Materials Science and Engineering A. 2006. No. 430. P. 15 – 26.

9. Kanel G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Pag-aaral ng mga mekanikal na katangian ng mga materyales sa ilalim ng pag-load ng shock wave // Izvestia RAS. MTT. 1999. Blg. 5. P. 173 – 188.

10. Zelepugin S.A., Shpakov S.S. Pagkasira ng isang dalawang-layer na barrier boron carbide - titanium alloy sa ilalim ng high-speed impact // Izv. mga unibersidad Physics. 2008. Blg. 8/2. pp. 166 – 173.

11. Gorelsky V.A., Zelepugin S.A. Application ng finite element method upang pag-aralan ang orthogonal cutting ng mga metal gamit ang isang STM tool, na isinasaalang-alang ang pagkasira at mga epekto sa temperatura. 1995. Blg. 5. P. 33 – 38.

IMPORMASYON TUNGKOL SA MGA MAY-AKDA:

SHIPACHEV Alexander Nikolaevich - nagtapos na mag-aaral ng Faculty of Physics and Technology ng Tomsk State University. Email: [email protected] ZELEPUGIN Sergey Alekseevich – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Propesor ng Department of Mechanics of Deformable Solids ng Faculty of Physics and Technology ng Tomsk State University, Senior Researcher ng Department of Structural Macrokinetics ng Tomsk Scientific Center SB RAS. Email: [email protected], [email protected] Ang artikulo ay tinanggap para sa publikasyon noong Mayo 19, 2009.

Mga katulad na gawa:

APT Legal Briefing Series National Human Rights Institutions bilang National Preventive Mechanisms: Opportunities and Challenges December 2013 Panimula Ang Opsyonal na Protokol sa UN Convention laban sa Torture (OPCAT) ay nagtatatag ng isang sistema ng pagpigil sa torture batay sa mga pagbisita sa mga lugar ng detensyon ng isang internasyonal na katawan, ang Subcommittee , at mga pambansang organisasyon at pambansang mekanismo ng pag-iwas. Ang mga estado ay may karapatang magbigay ng isa o higit pang umiiral o...”

"Academic Council: mga resulta ng pulong noong Enero 30 Sa pulong ng Academic Council ng St. Petersburg State University noong Enero 30, ang pagtatanghal ng medalya ng St. Petersburg University, mga sertipiko ng mga nanalo ng 2011 na kumpetisyon para sa suporta ng estado ng Ang mga batang Ruso na siyentipiko-mga kandidato ng agham, ang paggawad ng titulong Honorary Professor ng St. Petersburg State University, ang paggawad ng mga premyo sa St. Petersburg State University para sa mga gawaing pang-agham , pagtatalaga ng mga titulong pang-akademiko, mga halalan ng mga pinuno ng mga departamento at kumpetisyon ng mga manggagawang siyentipiko at pedagogical. Ginawa ni Vice-Rector for Scientific Affairs Nikolai Skvortsov...”

"1. Pangkalahatang probisyon Upang makilala at suportahan ang mga mahuhusay na batang mananaliksik, itaguyod ang propesyonal na paglago ng mga kabataang siyentipiko, hikayatin ang malikhaing aktibidad ng mga batang siyentipiko ng Russian Academy of Sciences, iba pang mga institusyon, organisasyon ng Russia at mga mag-aaral ng mas mataas na institusyong pang-edukasyon ng Russia sa pagsasagawa siyentipikong pananaliksik, ang Russian Academy of Sciences taun-taon ay nagbibigay ng 19 na medalya para sa pinakamahusay na siyentipikong mga gawa na may mga premyo na 50,000 rubles bawat isa para sa mga batang siyentipiko ng Russian Academy of Sciences, iba pang mga institusyon, organisasyon ng Russia at 19 na medalya...”

HUMAN RIGHTS COMMITTEE ON THE ELIMINATION OF RACIAL DISCRIMINATION Fact Sheet No. 12 World Campaign for Human Rights Series Human Rights Fact Sheet ay inilathala ng Center for Human Rights, United Nations Office sa Geneva. Itinatampok nito ang ilan sa mga isyu sa karapatang pantao na sinusuri o partikular na interes. Ang publikasyong Human Rights: Statement of Facts ay inilaan para sa pinakamalawak na posibleng madla; ang layunin nito ay i-promote..."

“Lektura 3 REGULASYON SA PAMILIHAN AT PAMAHALAAN Ang estado ay ang tanging organisasyon sa uri nito na nakikibahagi sa iniutos na karahasan sa malawakang saklaw. Murray Rothbard7 Palagi kong itinataguyod ang balanseng pananaw sa papel ng estado, na kinikilala ang mga limitasyon at kabiguan ng parehong mekanismo ng merkado at ng estado, ngunit palaging ipinapalagay na nagtutulungan sila nang magkasama. Joseph Stiglitz8 Mahahalagang tanong: 3.1. Fiasco, o mga pagkabigo, ng merkado at ang pangangailangan para sa isang estado..."

2016 www.site - "Libreng electronic library - Mga publikasyong siyentipiko"

Ang mga materyales sa site na ito ay nai-post para sa mga layuning pang-impormasyon lamang, ang lahat ng mga karapatan ay pagmamay-ari ng kanilang mga may-akda.
Kung hindi ka sumasang-ayon na ang iyong materyal ay nai-post sa site na ito, mangyaring sumulat sa amin, aalisin namin ito sa loob ng 1-2 araw ng negosyo.