Методическое пособие 365
.pdfe1* ,%
10
e1 e1*
e1 ,
Рис.8.
Для оценки предельных возможностей заготовки при штамповке на каждом этапе формообразования определяют наибольшие главные деформации e1 , e2 в плоскости листа и
рассчитывают . Если точка на координатной плоскости ДПД, соответствующая деформированному состоянию заготовки, лежит ниже диаграммы, считают, что в рассматриваемый момент времени процесс ведется бездефектно (см.рис.8).
|
Как видно из рисунка, минимальная предельная |
|
деформация |
наблюдается при плоской деформации, когда |
|
e2 |
0, |
0 . Для построения левой ветви ДПД проводят |
два вида испытаний: на одноосное растяжение, рассмотренное в лабораторной работе №1, и на растяжение в условиях плоской деформации.
21
2.3.2. Испытание
2.3.2.1. Образец
Испытывают широкие образцы на растяжение (рис.9). Криволинейные боковые поверхности рабочей части позволяют реализовать в процессе растяжения деформированное состояние, близкое плоскому.
Направление прокатки
0.2 |
|
20 |
30 |
R50.2
140
Рис.9
2.3.2.2. Подготовка образца к испытанию
Подготовка образцов к испытанию. На рабочую поверхность образца наносят сетку из систем окружностей диаметром 2 3 мм (Рис.10).
22
Увеличено
2,
0,2
10 10
Рис.10
2.3.2.3. Процедура испытания.
Образец растягивается до разрушения в испытательной машине После разрушения измеряют наименьший l2 и наибольший l1 диаметры 5-7 круглых ячеек вдоль оси образца, чтобы уменьшить влияние градиентов деформаций на краях образца. Измерения производят в областях, прилегающих к трещине с обеих сторон на ширину образца (Рис.11.). По результатам измерений строят зависимость распределения наибольшей деформации e1 ячейки от ее расстояния до трещины s (Рис.12).
Рис.11
20 20
23
Размеры ячейки определяют под микроскопом с точностью 0.001 мм. По мере удаления от трещины деформация e1 уменьшается сначала интенсивно в области шейки ( в области потери устойчивости), а затем, после стабилизации, - незначительно. Деформация e1 заштрихованной ячейки или нескольких ячеек, соответствующая границе перехода из зоны возмущения в зону стабильности (точка излома на графике распределения деформаций), используется затем для определения предельной деформации устойчивости в условиях, близких плоской деформации. По результатам испытаний одного образца определяют 2-4 значения предельной деформации устойчивости.
Рис.12 e1
s
2.3.3. Обработка результатов измерений
Сначала вычисляют минимальные деформации e2 в этих ячейках (заштрихованная ячейка на рис.11) и параметр вида деформированного состояния для последующего построения диаграммы предельных деформаций. Деформации выделенной i-й ячейки и параметр вида состояния вычисляют по формулам
24
ei |
ln(1 |
l1 |
l0 |
), |
|
||
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
|
l0 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
ei |
ln(1 |
|
l2 |
l0 |
), |
|
|
|
|
|
(13) |
||||
2 |
|
|
|
l0 |
|||
|
|
|
|
|
ei
i e2i .
1
где l0 – диаметр исходной ячейки сетки образца, l1,l2 – соответственно наибольшая и наименьшая диагонали ячейки разрушенного образца (рис.13).
Рис.13 l1
l0
l2
Предельная деформация устойчивости при плоской деформации вычисляется в результате экстраполяции диаграммы предельных деформаций, полученной по результатам испытаний на одноосное растяжение и растяжение в условиях, близких к плоской деформации. Для этого на поле диаграммы в координатах предельная деформация устойчивости в направлении растяжения e1 -
параметр |
вида деформированного состояния |
, – наносят |
|
точки, |
соответствующие |
предельной |
деформации |
|
|
25 |
|
устойчивости |
в |
условиях |
одноосного |
растяжения |
и |
|||||||
плоской деформации из предыдущих опытов (Рис.14). |
||||||||||||
Предельная деформация устойчивости в условиях плоской |
||||||||||||
деформации при растяжении в направлении |
e* |
|
и поперек |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(0)0 |
|
|
|
|
e* |
|
прокатки |
является |
точкой |
пересечения |
|
этой |
ветки |
||||
(0)90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диаграммы с осью ординат. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
e1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e(*0) 0 (e(*0) 90 ) |
|
|
|
|
||
|
|
-0.5 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитически |
предельная |
деформация |
|
устойчивости |
|||||||
определяется методом наименьших квадратов |
|
|
|
|
|
|
n m |
n m |
|
n m |
|
n m |
|
||
|
|
j |
e* |
|
( |
j |
)2 |
e* |
|
|
|
j 1( j ) |
|
|
1( j ) |
|
|||
e(*0)0,90 |
j |
1 |
j 1 |
|
j 1 |
|
j |
1 |
; (14) |
|
n m |
|
|
|
|
|
|||
|
|
( |
j )2 |
(n m) |
|
( |
j )2 |
|
|
|
|
j |
1 |
|
|
|
|
|
|
где (n+ m) – число ячеек, в которых измеряли деформации соответственно в испытаниях на одноосное растяжение n и на плоскую деформацию m в одном направлении к прокате.
Результаты расчетов вносят в таб.4
26
Таблица 4
№ |
Одноосное растяжение |
Плоская деформация |
||||
измерения |
(из лаб.работы №1) |
|
|
|
||
|
e1,% |
e1,% |
|
e1,% |
e1,% |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27
2.4.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ В УСЛОВИЯХ РАВНОМЕРНОГО ДВУХОСНОГО РАСТЯЖЕНИЯ
Цель работы. Изучить методику испытаний и обработку результатов измерений деформированного состояния листовых материалов в условиях равномерного двухосного растяжения для построения диаграмм предельных деформаций (ДПД) во всем диапазоне пластического формообразования деталей из листа.
2.4.1. Теоретическая справка.
Лабораторная работа входит в комплекс испытаний предназначенных для построения правой ветви ДПД (см. рис.8). В диапазоне изменения от 0 до 1, в котором находится правая ветвь ДПД, осуществляется формообразование деталей вытяжкой, отбортовкой как в жестких штампах, так и эластичной средой, формовка патрубков различной конфигурации, гибка труб и прочие операции листовой штамповки. Условие достижения предельного состояния материала при равномерном двухосном растяжении соответствует =1.
Испытания. Испытывают партию из пяти круглых
образцов диаметром 166 мм (рис.15). На внешнюю поверхность каждого образца, не контактирующую с инструментом, наносят сетку круглых накладных ячеек (см.рис.8) фотоконтактным методом. Образец помещают в круглую жесткую матрицу с цилиндрическим отверстием 85
28
мм. Образец жестко фиксируется по периметру прижимами по схеме перетяжных порогов усилием пресса 2-
5т.
85 166
Рис.15
Нагружение образцов по схеме вытяжки цилиндрическим пуансоном со сферическим наконечником осуществляется до появления на нем трещины вблизи середины образца. Для уменьшения влияния трения в области контакта образца с наконечником пуансона используют две фторопластовых (тефлоновых PTFE) прокладки толщиной 1 мм и слоем масла между ними. Прокладки кладут на каждый вновь испытываемый образец в область его контакта с пуансоном. Поверхность наконечника также полируют. В этом случае трещина образуется в вершине формуемого образца или вблизи нее, что позволяет реализовать условия деформирования, близкие равномерному двухосному растяжению.
29
|
|
85 |
|
|
|
75 |
|
|
|
P |
Рис.16 |
|
|
|
|
|
|
|
Измерение |
|
|
|
Трещина |
|
|
|
l2 |
R |
|
l1 |
|
|
l1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Рис.17 |
Измерение ячеек начинают с ближайших к трещине неразрушенных ячеек сетки, расположенных вблизи вершины образца по обе стороны от трещины, по следующей схеме (Рис.17). Под микроскопом измеряют диагонали сферического
30