РАЗДЕЛ 2 ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Выбор методов теоретического анализа процесса радиально-ротационного
профилирования
Процесс радиального профилирования включает в себя зачастую одновременное
протекание операций, аналогичных гибке листа, вытяжке с утонением, раскатке
отдельных элементов, отбортовке и т.д. Причем на различных стадиях процесса
комбинации от различных воздействий на деформируемую заготовку меняется. Их
этого следует, что при решении задачи определения напряженно-деформированного
состояния при радиально-ротационном профилировании необходимо учитывать
многовариантность комбинаций воздействия инструмента на заготовку.
Дополнительные сложности возникают и от того, что в процессе профилирования
приходится иметь дело с деформированием цилиндрической оболочки, причем в
промежуточных переходах (при образовании многоступенчатых ручьев с боковыми
стенками, именуемыми в теории оболочек продольными ребрами) сопротивление
деформации, например, в радиальном направлении значительно возрастает по
сравнению с сопротивлением деформации цилиндрической обечайки из листа.
Таким образом, при решении задачи определения напряженно-деформированного
состояния необходимо учитывать следующие особенности процесса
радиально-ротационного профилирования.
1. В процессе профилирования имеют место упругие и пластические деформации:
а) гибка с утонением в угловых радиусных зонах;
б) вытяжка элементов в меридиональном направлении;
сжатие элементов в тангенциальном направлении при образовании центральных
ручьев и растяжение – при образовании закраин;
г) сжатие элементов при холодной прокатке посадочных полок;
2. Особо опасными с точки зрения появления трещин и разрывов, являются наружные
(по отношение к воздействию роликов) слои угловых зон, подвергающихся гибке с
растяжением.
3. Многократное воздействие в различных переходах инструмента (роликов) на одни
и те же угловые зоны при профилировке по существующим технологическим схемам
создает значительное упрочнение металла в этих зонах.
4. Образование в промежуточных переходах многоступенчатых ручьев с боковыми
стенками (продольными ребрами).
5. Особенности, накладываемые различными технологическими схемами построения
переходов:
а) осадка с раздачей, формирование центрального ручья, формирование бортовых
закраин в условиях наложения угловых зон;
б) осадка с раздачей, формирование центрального ручья конусообразным роликом в
первом переходе с перемещением угловых зон от центра к периферии в последующих
переходах, формирование закраин;
в) осадка с раздачей, формирование угловых зон роликами, имеющими
знакопеременную кривизну;
г) формирование угловых зон за счет выравнивания ложных канавок с обратной
выпуклостью (технологических гофр);
д) формирование центрального ручья из обечайки уменьшенного диаметра с
одновременным формированием радиусных зон закраин;
е) формирование профиля в условиях прижатых посадочных полок;
ж) профилирование с предварительным набором материала.
6. Небольшая длина очага деформации позволяет приблизить процесс к процессу
гибки и гибки с растяжением.
С учетом особенностей процесса радиального профилирования для теоретических
исследований в рамках данной работы выбраны следующие направления
исследований:
1. Отыскание поля напряжений при радиально-ротационном профилировании с учетом
изменения толщины заготовки и получение общего замкнутого решения на основе
известных положений теории листовой штамповки.
2. Решение задачи определения напряженно - деформируемого состояния в
нестационарном очаге деформации при радиально-ротационном профилировании
цилиндрической обечайки с использованием метода конечных элементов.
В настоящее время накоплен достаточный опыт по теоретическому исследованию
процесса получения гнутого профиля из плоской заготовки, процесса гибки и гибки
с вытяжкой листового проката, и вместе с тем отсутствуют теоретические
исследования процесса радиально-ротационного профилирования замкнутой
цилиндрической заготовки из листового проката. В связи с этим в данной работе
сделана попытка выполнить теоретический анализ процесса профилирования ободьев
колес с учетом специфики этого процесса.
Аналитическое решение позволит наглядно представить взаимную зависимость
различных параметров, определяющих напряженно – деформированное состояние
ободьев и тем самым облегчит работу технолога по выбору оптимальной схемы
профилирования.
Для получения аналитического решения и решения задача по отысканию поля
напряжений с учетом изменения толщины в процессе радиально- ротационного
профилирования можно использовать метод совместного решения уравнений
равновесия с условием пластичности, которое учитывает изменение толщины
заготовки. Дополнительно используется уравнение связи между напряжениями и
приращениями деформаций, а также условие сохранения объема.
Профилированные ободья колес представляют собой конструкции, в которых
сопрягаются по линии (или даже поверхности) кольцевые элементы и элементы
других конфигураций.
При точной постановке задачи профилирования могут быть использованы различные
модификации разностных и вариационно-разностных методов. Наиболее широко в
настоящее время применяется метод конечных элементов (МКЭ) [45-48,63]. Это
объясняется универсальностью метода, его быстрой сходимостью, устойчивостью
процесса счета и возможностью наглядной интерпретации.
Следует отметить, что совместный анализ напряженного состояния в процессе
радиально-ротационного профилирования ободьев колес из цилиндрической обечайки
и обода колес при эксплуатационных нагрузках и схемах нагруже
- Київ+380960830922