1938
.pdf
Уменьшая от испытания к испытанию радиус гиба образца, определяют наибольший радиус пуансона, после изгиба, которым образец разрушается. Радиус пуансона в испытании, предшествующем разрушению или растрескиванию образца, считают минимальным радиусом гиба. Предельная деформация разрушения вычисляется по формуле
* |
|
h |
|
|
; |
(19) |
fr |
|
|
||||
|
h |
|
|
|
||
|
2(r |
|
) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
min |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где h - толщина образца.
51
3. |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ |
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ |
|
ПАРАМЕТРОВ |
ПРОЦЕССА |
ПЛАСТИЧЕСКОГО |
|
ФОРМООБРАЗОВАНИЯ |
|
||
3.1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9
Определение моментов и коэффициентов трения качения заклепок при сжатии
Целью испытания является определение условия трения между поверхностями заклепок и обшивкой для обеспечения минимального трения в процессе эксплуатации.
1 Образец
5M 
5
18-20
60
Рис.25
На стержне нарезают резьбу М5 на глубину 18-20 мм.
Испытательное приспособление
Испытательное устройство (рис.26) состоит из направляющего корпуса 1, подставки 2, на которую крепят в паз нижнюю пластину 5 из испытуемого материала. Образец 4
52
вкручивают в головку штока 10 и фиксируют двумя контргайками 9, чтобы предотвратить проворот образца в штоке. Шток устанавливают в шарикоподшипник в опорной стойке 3. Верхнюю пластину 5 крепят в пуансоне 8. На шток 10 навинчивают коромысло 11, на которое вешают подвеску 12 с роликовой головкой. Головка обеспечивает свободное перемещение подвески 12 с грузами. Это позволяет плавно регулировать изменения момента страгивания при ступенчатом нагружении.
Для определения деформаций сжатия пластин 5 в области контакта с образцом 4 на пуансоне 8 крепят планку 6. Индикаторные часы 7 устанавливают в индикаторную стойку. Установку с индикаторной стойкой размещают на испытательной машине Р20.
Начало страгивания образца фиксируется флажком 14, жестко скрепленным со свободным концом образца 4.
53
7 |
8 |
6 
P
9 |
10 |
11 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
lk |
4 |
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
14 |
|
|
12 |
L |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
Q |
|
|
|
|
|
Рис.26
54
Методика испытания.
Размеры пластин 5 измеряют и заносят в таблицу результатов. Конструкцию из стержневого образца 4 и двух пластин 5 устанавливают в приспособление и ориентируют так, чтобы боковые стороны пластин были параллельны оси образца. Затем конструкцию нагружают сжимающим усилием. Затем нагружают подвеску 11 грузами Q с последующим изменением плеча L до тех пор, пока не происходит страгивание проволочного образца.
Момент начала страгивания определяют в результате падения флажка индикаторной стрелки 14, жестко соединенной со свободным концом образца. Момент вычисляли по формуле
M (QL |
G (lk |
l))cos 0 . (Нм). |
(20) |
|
2 |
|
|
Здесь G=3.3256Нвес коромысла без головки, |
|||
распределенный по длине (lk-l), lk=414м- |
длина коромысла, |
||
l=10м – длина головки коромысла. |
|
||
На рис.27 приведена схема, поясняющая вычисление |
|||
крутящего |
|
|
момента. |
|
|
lk |
|
l |
|
L=var |
|
|
|
|
0 |
|
|
Q |
|
|
|
Lfinal |
|
|
|
Q |
|
55
Момент трения измеряли после полной остановки
коромысла по формуле (20), в которой L заменен на Lfinal, а 0 - на . Поскольку точка приложения нагрузки Q лежит выше
оси коромысла, значение Lfinal после поворота было немного больше L.
Нагружение образца проводят в три – четыре ступени. После определения моментов страгивания и трения на первом этапе, образец разгружают, измеряют размеры отпечатков на обеих пластинах, проводят визуальный осмотр образца, определяют возможную эллипсность измерением диаметров в перпендикулярных направлениях, меняют пластины и повторяют нагружение образца по описанной выше методике при большем усилии сжатия.
В режиме условной «разгрузки» образец сначала нагружают наибольшим сжимающим усилием, измеряют моменты. Затем сжимающую нагрузку уменьшают без смены подкладных пластин, и вновь измеряют моменты. По окончании испытаний в этом режиме измеряют размеры отпечатков на пластинах.
Наибольшее усилие сжатия обычно ограничивают появлением эллипсности проволочного образца. Сжимающие усилия в режимах нагрузки и разгрузки на соответствующих стадиях должны быть приблизительно одинаковыми.
Исходные данные и результаты испытаний заносят в протокол таб.8.
Результаты испытаний представляются как графически, так и в виде таблиц.
56
Таблица №8 |
|
|
Протокол испытаний по определению момента трения |
|
|
Ф.И.О. |
Материал подкладки |
Диаметр проволоки, мм |
|
|
Ширина |
отпечатка, |
Глубина |
|
|||
|
№ |
мм |
|
|
|
отпечатка, мм |
||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
подклад |
|
|
|
|
|
|
|
|
этапа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ки |
|
|
|
|
|
|
|
|
B1 |
B2 |
|
B3 |
h1 |
h2 |
h3 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина |
Усилие |
Усилие |
|
на |
|||
отпечатка, |
сжатия |
||
коромыс |
|||
мм |
,Н |
ле, Н |
|
|
|
||
|
|
|
|
Высота |
|
|
|
||
Длина |
наклона |
Углы |
|
|||
коромысл |
наклона |
Приме |
||||
коромысла, |
||||||
мм |
а, мм |
|
|
|
чание |
|
|
Lначаль |
Lконе |
0 |
к |
|
|
|
н |
ч |
|
|||
|
|
|
|
|||
Режим нагружения
11
2
21
2
1
32
1
2
Режим разгрузки
11
2
221
57
3.2. |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 |
|
Определение коэффициентов трения |
листовых |
|
заготовок на пуансоне в процессе пластического |
||
формообразования обтяжкой |
|
|
Цель работы: ознакомить с методом экспериментального |
||
определения параметров анизотропии |
|
|
Испытательная установка |
|
|
Для определения коэффициента трения рассмотрим |
||
процесс обтяжки листовой заготовки по цилиндрическому |
||
пуансону радиуса R. Схема обтяжки приведена на рис.4 |
||
|
P |
Индикаторны |
|
е часы |
|
|
|
|
|
h |
|
|
R |
|
|
Рис.28 |
|
Принимается модель жестко-пластического, ортотропного |
||
материала, подчиняющегося степенному закону упрочнения. |
||
При обтяжке по цилиндрическому пуансону деформации в направлении, перпендикулярном к направлению обтяжки,
58
затруднены. |
Поэтому деформированное состояние |
заготовки примем плоским. В этом случае |
|
ee |
Ke; |
e |
|
|
/ K; |
|
|
(21) |
|||||
где |
|
|
, e - |
напряжение |
и |
деформация |
в направлении |
||||||
обтяжки; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
K |
|
|
3 ax |
|
ay |
|
;ax |
ay |
az |
1;a ax ay |
ax az ay az ; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
|
|
a |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ax ,ay ,az -параметры анизотропии.
Эти параметры вычисляются через определенные (см.лаб. работу №2, часть I настоящих методических указаний) параметры анизотропии r0 , r90 , r45
|
ax |
r0 / (r0 |
r90 |
r0 r90 ); |
|
|
||||||
|
a y |
r90 / (r0 |
|
r90 |
r0 r90 ); |
|
|
|||||
|
az |
r0 r90 / (r0 |
|
r90 |
|
r0 r90 ); |
(22) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
axy |
|
0.5(1 2r45 )(r0 |
r90 ) |
. |
|
||||||
|
|
|
r0 |
r90 |
r0 r90 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Уравнения |
равновесия |
элемента цилиндрической |
||||||||||
оболочки длиной |
L, находящегося в контакте с пуансоном, |
|||||||||||
запишутся в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
N |
T ;q |
N |
|
; |
|
|
|
(23) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
L |
L |
|
|
|
|||||||
N-погонное (приходящееся на единицу ширины) усилие; T - погонная сила трения; q- нормальное давление; - угол наклона касательной к контуру пуансона.
59
Поскольку давление листовой заготовки на обтяжной пуансон меньше предела текучести материала, принимаем закон трения Кулона
T |
q , (24) |
где - коэффициент трения.
Система (23) при подстановке (24) сводится к уравнению
N |
N; |
|
|
(25) |
Принимая равномерное распределение напряжений по толщине заготовки, которую можно считать тонкостенной, имеем
N h , |
(26) |
где h - толщина заготовки (см.рис.28).
Подставим (26) в уравнение (25) и с учетом (21) получим
|
e |
|
|
( o |
ke) |
|
. |
|
(27) |
||
|
|
|
|
k (m |
e) |
|
|
||||
|
|
|
|
o |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Зная распределение деформации по длине заготовки, |
|||||||||||
можно определить коэффициент трения |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
(28) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
o |
Ke |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
K(m e) 
o
Методика определения коэффициента трения.
Моделируются условия деформирования, характерные для операции обтяжки. Поскольку при выполнении эксперимента неизбежен статистический разброс данных, коэффициент
60