- •Введение
- •1. Механические характеристики материалов
- •1.1. Лабораторная работа № 1 определение параметров кривой течения по испытаниям на одноосное растяжение
- •Протокол испытания на одноосное растяжение (образец)
- •1.2.3 Измерения деформаций сеток в процессе испытания
- •1.2.4. Расчет коэффициентов анизотропии
- •1.2.5. Расчет коэффициентов анизотропии обобщенной кривой течения
- •1.3. Лабораторная работа № 3 определение предельных деформаций листовых материалов при растяжении в условия плоской деформации
- •1.3.1. Теоретическая справка
- •1.3.2. Испытание
- •1.3.2.1. Образец
- •1.3.2.2. Подготовка образца к испытанию
- •1.3.3. Обработка результатов измерений
- •1.4. Лабораторная работа № 4
- •1.4.1. Теоретическая справка
- •1.4.2. Испытание
- •Равномерное двухосное растяжение
- •1.5.2. Испытание
- •Протокол испытаний по определению модуля Юнга и коэффициента Пуассона
- •1.6. Лабораторная работа № 6 построение диаграммы рекристаллизации и определение критической деформации недопустимого роста зерна
- •1.6.1. Теоретическая справка
- •1.6.2. Испытание
- •Протокол испытания на зерно после промежуточной термообработки (пто)
- •1.7.2. Испытание
- •Коэффициент влияния промежуточной термообработки (пто)
- •2.1.3. Испытание
- •Протокол испытаний по определению момента трения
- •2.2. Лабораторная работа № 10 определение коэффициентов трения листовых заготовок на пуансоне в процессе пластического формообразования обтяжкой
- •Определение коэффициента трения при обтяжке
- •2.3. Лабораторная работа № 11 определение параметров эффекта баушингера испытанием на реверсивный изгиб
- •2.3.1. Теоретическая справка
- •2.3.2. Методика расчета параметра эффекта Баушингера
- •2.3.3. Постановка задачи
- •2.3.4. Структура программы
- •2.3.5. Алгоритм расчета
- •2.3.5.1. Подготовка данных.
- •2.3.5.2. Расчет первого этапа изгиба.
- •2.3.5.3. Расчет второго этапа изгиба
- •2.3.5.4. Расчет пружинения
- •2.4.2. Испытательная установка /5/
- •2.4.3. Техника испытания
- •2.5. Лабораторная работа № 13 определение диаграммы предельных деформаций испытанием образцов nakazima
- •2.5.1. Теоретическая справка.
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет»
В. В. Елисеев А. М. Гольцев А.Н.Струков
Технологические испытания
с использованием ЭВМ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2014
УДК 539.3/7
Елисеев В.В. Технологические испытания с использованием ЭВМ: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (1,3 Мб) / В.В. Елисеев, А.М. Гольцев, А.Н. Струков. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) : цв. – Систем. требования : ПК 500 и выше ; 256 Мб ОЗУ ; Windows XP ; SVGA с разрешением 1024x768 ; MS Word 2007 или более поздняя версия или (Adobe Acrobat) ; CD-ROM дисковод ; мышь. – Загл. с экрана. – Диск и сопровод. материал помещены в контейнер 12х14 см.
Учебное пособие включает краткое теоретическое описание и методику выполнения лабораторных работ по курсам «Механика», «Прикладная механика» и «Техническая механика».
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210100.62 «Электроника и наноэлектроника» (профиль «Электронное машиностроение»), дисциплине «Техническая механика».
Табл. 10. Ил. 36. Библиогр.: 5 назв.
Рецензенты: кафедра программного обеспечения и администрирования информационных систем Воронежского государственного университета (зав. кафедрой д-р физ.-мат. наук, проф.
М.А. Артёмов);
д-р техн. наук, проф. С.С. Одинг
© Елисеев В.В., Гольцев А.М.,
Струков А.Н., 2014
© Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет», 2014
Введение
Основные данные, необходимые для моделирования операции пластического формообразования на прессовом оборудовании с ЧПУ, можно разделить на три типа: основные механические характеристики сопротивления пластическому деформированию, предельные характеристики пластичности материала различной природы, параметры поверхности начала пластического течения /1/. Для моделирования операций пластического течения требуются также и характеристики взаимодействия заготовки с инструментом.
К первому типу данных относятся стандартные характеристики прочности и пластичности материалов: пределы прочности и текучести, равномерная деформация и относительное остаточное удлинение. Сюда же следует отнести параметры анизотропии, которые описывают анизотропию свойств большинства листовых материалов.
Ко второму типу данных относят предельные деформационные свойства сплава, превышение которых приводит к появлению различных браковочных признаков на поверхности детали: недопустимый рост зерна, выпучивание складки, линии скольжения, трещины, разрывы и т.д.
Третий раздел механических характеристик предназначен для описания поверхности начала пластического течения материала для различных условий пластического течения /2/.
Четвертый тип данных включает условия трения в области контакта заготовки с инструментом, которые описываются обычно коэффициентами трения и технологическими параметрами процесса, влияющими на характер трения между заготовкой и инструментом.
Результаты испытаний используют в различных вычислительных пакетах на базе метода конечных элементов (Ansys, AbaQus, PAm-Stamp, ls-Dyna, RADIUS, PAM Crash и др.) для прогнозирования разрушения деталей в процессе динамического воздействия на конструкцию, т.е. Crash test. Прогноз предельного поведения материала заготовки строится на диаграммах предельных деформаций и диаграмма разрушения, основанных на модели разрушения срезом и отрывом.
Необходимо также отметить, что большинство механических и технологических характеристик материалов зависят от скорости деформирования, особенно важных в случае динамического нагружения, когда скорость деформирования достигает 103 с-1.
Точность и эффективность моделирования технологических операций зависит не в последнюю очередь от точности определения механических характеристик. Для решения этой задачи необходима автоматизация процессов измерения и совершенных методов обработки результатов испытаний с использованием современных компьютерных систем и электронных датчиков измерений.
В настоящем пособии студентам предлагается познакомиться с основными видами механических и технологических испытаний, которые необходимо проводить в ЦЗЛ авиационного и машиностроительного предприятия для формирования баз данных САПР технологических операций холодной штамповки деталей из листа и профиля.
1. Механические характеристики материалов
1.1. Лабораторная работа № 1 определение параметров кривой течения по испытаниям на одноосное растяжение
Целью испытания является определение характеристик сопротивления пластическому деформированию материала параметров аппроксимации кривой течения в координатах обобщенное истинное напряжение - обобщенная пластическая логарифмическая деформация уравнением Свифта:
(1)
где А, m, 0 - параметры аппроксимации.
М етодика испытаний состоит в следующем. Вырезаются образцы из полки профильной детали. Размеры образца для испытаний на одноосное растяжение представлены на рис.1.
Рис. 1
Подготовка образцов к испытанию: размеры поперечного сечения образца в области рабочей длины измеряются с точностью 0.01 мм. Первоначальная площадь поперечного сечения F0 определяется как минимальная по результатам двух-трех измерений ширины B0 и толщины h0 в области расчетной длины образца. На рабочей длине наносят границы на базе l0 =80 мм и прямоугольную сетку с шагом 15 мм. Точность нанесения сетки 0.02 мм (рис. 2).
Рис. 2
Испытания: проводят на стандартном оборудовании, обеспечивающем растяжение образца по схеме одноосного растяжения при постоянной скорости деформирования 0.001-0.005c-1.
Измерение растягивающего усилия и осевого удлинения производят электронными аналоговыми датчиками, сигнал с которых поступает на ПК-карту в персональный компьютер (рис. 3). С помощью специального программного обеспечения, написанного в среде LABVIEW-7, производится оцифровка и визуализация диаграммы растяжения в режиме реального времени. Эта функция обеспечивает получение табулированной диаграммы растяжения, которая записывается в текстовый файл для последующей обработки и построения кривой течения материала в координатах: истинное напряжение – логарифмическая деформация.
Диаграмму растяжения записывают в координатах: растягивающее усилие Р (Н) - удлинение l (мм); максимальное растягивающее усилие Fm (H); утонение или ширина границ рабочей части образца на расстоянии, не менее ширины образца от места разрушения.
Рис. 3
Обработка результатов испытаний: 1. В результате обработки диаграммы растяжения рассчитывают параметры сопротивления пластическому растяжению: условный предел текучести Rp02 и предел прочности Rm, равномерное остаточное удлинение Ag :
(2)
(3)
Fp0.2 - усилие растяжения, соответствующее условному пределу текучести при остаточной деформации 0,2 % (рис. 4). Для вычисления этой величины ординату соответствующей точки на кривой течения умножают на масштаб по усилию
(4)
S0 - исходная площадь поперечного сечения образца до растяжения; l- масштаб диаграммы по удлинению
(5)
lu - длина рабочей части образца после разрушения. Расчету подлежат результаты испытаний только тех образцов, разрушение которых произошло в области, отстоящей не менее трети расчетной длины от ее границ.
Рекомендуется также определять относительное остаточное удлинение A на базовой длине 80 мм как стандартную характеристику, по которой дополнительно можно проверить качество проведенного эксперимента.
(6)
Рис. 4
Диаграммы растяжения образцов, ориентированных в одном направлении, аппроксимируют уравнением Свифта (1). Аппроксимация производится методом наименьших квадратов с помощью вычислительной программы. Для подготовки входных данных с каждой кривой растяжения (рис. 4) снимают координаты 1000-5000-ти точек через равные интервалы по времени. Точка диаграммы, соответствующая пределу текучести, является первой в этом диапазоне, а пределу прочности - последней. Кроме того, для каждой кривой вводят: наибольшую нагрузку Fm в Ньютонах, абсциссу остаточного удлинения lr , площадь поперечного сечения S0, расчетную длину образца после разрушения lu и абсциссу, соответствующую равномерному удлинению lg.
На выходе программы получают все перечисленные характеристики материала (2)-(5) и параметры уравнения (1), рассчитанные по методу наименьших квадратов. Результаты выдаются в виде средних арифметических характеристик и их среднеквадратических отклонений.
Ниже приводится протокол испытания, который заполняется как на стадии измерения исходных размеров образца, так и после записи диаграммы растяжения и измерения образца после разрушения.
Таблица 1