Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Клименков Андрей Николаевич

Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением
<
Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Клименков Андрей Николаевич. Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.05.- Воронеж, 2000.- 228 с.: ил. РГБ ОД, 61 00-5/2359-9

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования 8

1.1 .Формообразование труб на трубогибочном оборудовании 8

1.2. Теоретическое исследование процесса гибки труб 27

2. Математическая модель формообразование труб методом гибки и гибки с растяжением 64

2.1.Модель материала 64

2.2. Механика формообразования труб методом гибки и гибки с растяжением 75

2.3. Определение напряженно - деформированного состояния трубы в процессе ее формообразования гибкой 86

2.4. Определение напряженно-деформированного состояния трубы в процессе ее формообразования гибкой с растяжением 94

2.5. Определение напряженно-деформированного состояния трубы полученной гибкой и гибкой с растяжением с учетом заполнителя 110

3. Предельные технологические параметры и браковочные признаки процесса формообразования труб 124

3.1. Предельные деформации растяжения 124

3.2. Гофрообразование труб при изгибе и изгибе с растяжением 138

3.3. Пружинение и остаточные напряжения в сечениях трубы при формообразовании методами гибки 152

3.4. Изменение формы поперечного сечения трубы в процессе формообразования 171

3.5. Разнотолщинность стенок труб 181

4. Практическое использование результатов работы 191

4.1. Проектирование технологических операций 191

4.2. Программное обеспечение для проектирования операций формообразования труб методами гибки и гибки с растяжением 201

4.3. Разработка технологии формообразования гибкой труб 208

5. Основные результаты и выводы 214

Список литературы 216

Приложение 226

Введение к работе

Актуальность проблемы. Совершенствование существующих и внедрение прогрессивных технологий в производство, разработка новых методов проектирования технологических процессов и управления оборудованием являются важными задачами машиностроения.

На производстве находят широкое применение детали из труб с большой номенклатурой, в частности при изготовлении силовых каркасов, высокоресурсных трубопроводов, к которым предъявляются повышенные требования к качеству и-точности. Существующие методы проектирования и изготовления указанных деталей, основанные на пластическом деформировании исходных заготовок, характеризуются недостаточной точностью операций формообразования, значительным объемом ручных доводочных работ и вследствие этого малой производительностью. При изготовлении высокоресурсных труб применяются жесткие допуски на появление браковочных признаков, что в свою очередь требует применение высоких технологий формообразования, повышающих ресурс изделий. Проблема разработки более прогрессивных технологических процессов и методик расчета параметров формообразования становится актуальной в связи с внедрением в производство нового технологического оборудования, особенно с программным управлением, что в свою очередь требует создания математических моделей процессов формообразования, позволяющих прогнозировать браковочные признаки и оптимизировать процесс деформирования.

Для повышения эффективности и расширения технологических возможностей операций гибки труб, в частности, гибки обкаткой, гибки намоткой и гибки с растяжением, необходима разработка новых способов и технологий формообразования, позволяющих устранить отдельные недостатки, присущие известным способам и обеспечить получение изделий требуемого качества. Возникает необходимость разработки инженерной методики расчета

5 операции, позволяющей осуществить ее проектирование достаточно быстро и эффективно. Эта методика должна базироваться на математической модели операции, отражающей наиболее существенные особенности процесса.

Для разработки такой модели необходимы экспериментальные исследования, результаты которых являются основой для построения самой модели и для ее последующей корректировки. Это в свою очередь определяет необходимость разработки экспериментально-расчетных методик исследования кинематики процесса, обеспечивающих более высокую точность определения параметров напряженно-деформированного состояния деформируемой заготовки по сравнению с существующими.

Исходя из потребностей машиностроения, в течение ряда лет автором выполнялись исследования, направленные на разработку методов расчета, способов и средств совершенствования изготовления деталей из труб.

Работа входит в перечень критических технологий федерального уровня, раздел 2 "Производственные технологии". Научное направление "Компьютерная механика и автоматизированные системы проектирования технологий и конструкций машиностроения и аэрокосмической техники".

Цель и задачи работы. Разработка методов проектирования технологических операций гибки и гибки с растяжением тонкостенных высокоресурсных труб, обеспечивающих достижение заданного качества, сокращения объема доводочных работ и сроков проектирования и отладки операций.

На основании проведенного анализа и в соответствии с целью диссертации поставлены следующие задачи: разработать математические модели формообразования деталей из труб методами гибки и гибки с растяжением, позволяющие определять напряженно-деформированное состояние заготовки; создать научно обоснованные методы прогнозирования возникновения технологических отказов, а также методику определения оптимальных технологических параметров процесса формообразования; разработать методику оценки влияния заполнителя на напряженно - деформированное состояние трубы и появление браковочных признаков; создать и апробировать систему компьютерного проектирования технологической операции на гибочном и гибочно-растяжном оборудовании.

Методы исследований. Механические свойства материала определены испытанием на растяжение плоских образцов, с использованием методов математической статистики. Анализ деформированного состояния проведен по результатам исследования искаженных координатных сеток. Напряженно -деформированное состояние рассчитано с применением деформационной теории пластичности и численных методов математического анализа. Расчеты проведены на ЭВМ, для чего разработан комплекс программ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Разработаны математические модели процессов формообразования гибкой и гибкой с растяжением деталей из тонкостенных труб, позволяющие определять напряженно-деформированное состояние заготовки в процессе деформирования с учетом заполнителя, описать схему деформированного состояния каждого участка трубы, учесть эффект Баушингера и влияние статистического разброса параметров материала.

Созданы методики оценки технологических отказов процессов формообразования гибкой и гибкой с растяжением деталей из труб с учетом наличия заполнителя в трубе.

Разработан пакет программ компьютерного моделирования технологических процессов формообразования труб на гибочном и гибочно-растяжном оборудовании, позволяющий сократить трудоемкость и сроки отладки технологического процесса, увеличить точность процесса формоизменения.

Предложен способ гибки труб с регулируемым заполнителем, позволяющий повысить устойчивость процесса деформирования.

Практическая ценность. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по выбору парамет-

7 ров процесса формообразования труб, в зависимости от способа гибки. Разработаны методы управления технологическими процессами гибки и гибки с растяжением труб на трубогибочных станках. При этом компьютерное проектирование процессов гибки деталей из труб позволяет сократить трудоемкость и сроки разработки и отладки технологического процесса, улучшить качество и повысить ресурс изделий. Выполнена опытно - промышленная проверка результатов исследований и внедрение технологических рекомендаций на Воронежском авиационном самолетостроительном обществе. Результаты исследований внедрены в учебный процесс Балашовского военного авиационного института.

Предложен способ гибки труб и устройство для его осуществления позволяющие существенно повысить качество гибки.

Апробация работы. Основные результаты исследования были доложены и обсуждены: на научном семинаре на фирме "Aerospatial" (Франция, 1999г.); на ежегодных научно - технических конференциях Воронежского государственного технического университета (1996 - 1999гг.); на ежегодных научно - методических конференциях Балашовского военного авиационного института (1995 - 1999).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 6 статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, списка литературы и приложения. Содержит 174 страниц текста, 84 рисунка, 13 таблиц и список литературы из 104 наименований. Общий объем работы 226 страниц.

Теоретическое исследование процесса гибки труб

Длина цилиндрической части оправки составляет от 5d (при d 30 мм) до 3d (при d 120 мм).

При наладке технологической оснастки на станке необходимо правильно установить опережение дорна на величину / относительно оси гибочного ролика (см. рис. 1.10), так как при излишнем опережении дорна возникают растягивающие напряжения, приводящие к значительному утонению стенки трубы. Гибка труб проталкиванием. Формообразование труб по методу проталкивания происходит за счет силы, проталкивающей трубу через трехроликовую гибочную головку (рис. 1.13). При использовании дорна этот метод дает высокое качество гибки. Преимущества этого метода состоят в том, что радиус гибки труб не зависит от формы инструмента и можно на одной трубе получить разные радиусы гибки, не меняя инструмент.

Недостатком метода является трудоемкость программирования работы машины из-за сложной зависимости между скоростью проталкивания трубы и величиной перемещения гибочного ролика. Фирмой Vickers эксплуатируется станок , для которого не требуется изготовлять копиры для каждой детали. Станок предназначен для гибки труб диаметром 12-38 мм при толщине стенки 8 = 1,2 мм [22]. Гибка труб с растяжением. Станки для гибки с растяжением применяют для формообразования труб по более сложному, чем круговой профилю (рис. 1.14) [25, 58, 104]. По сравнению с чистым изгибом, при гибке с растяжением уменьшается влияние упругой деформации металла при разгрузке, что повышает точность формообразования [40]. Гибка с растяжением менее производительна, чем гибка обкаткой или наматыванием. Исходя из известного положения, что при пластической деформации принцип независимого действия сил не применим, М. И. Лысов рассмотрел процесс изгиба с растяжением при простом и сложном нагружении [58, 59]. Эффективность продольного растяжения зависит от последовательности действия внешних нагрузок. Применяют следующие разновидности сложного нагружения: изгиб с последующим растяжением; растяжение с последующим изгибом; предварительное растяжение, последующий изгиб и дополнительное растяжение [6, 7, 58]. Преимущество способа гибки с растяжением заключается в том, что растяжение приводит к смещению нейтральной оси к оси изгиба. В результате чего уменьшаются напряжения сжатых волокон и, таким образом, снижается возможность потери устойчивости стенки трубы и образования гофр [5, 97, 102]. При данном способе формообразования труба, зажатая в патронах станка, сначала растягивается до состояния пластичности, а затем, оставаясь в растянутом состоянии, обтягивается при помощи гибочного цилиндра по гибочному пуансону, закрепленному на столе станка [22, 25, 50]. Наиболее целесообразен данный способ для тонкостенных труб, а также для труб, изгибаемых в одной плоскости с переменным радиусом кривизны [26, 89]. Для гибки с растяжением труб, в отечественной промышленности широко применяется станок МГР - 6 (см. рис. 1.14). Гибка труб с внутренним гидростатическим давлением. Во избежание образования овальной формы трубы и потери устойчивости стенки на внутренней части изгиба Гальпериным А.И. было предложено гнуть трубы под внутренним гидростатическим давлением, т.е. гнуть трубы, наполненные жидкостью под давлением и закрытые с торцов [22]. Такая гибка исключает попадание металлических частиц от задира стенок дорнами и создает условия для автоматического управления режимами гидростатического давления и гибки. Внутреннее давление распространяется на всю поверхность трубы, вследствие чего в стенке трубы происходит предварительное нагружение металла и уменьшаются необходимые усилия для гибки. Величину внутреннего давления, необходимую для гибки, подбирают в каждом конкретном случае опытным путем [26]. Также применяют гибку с внутренним гидростатическим давлением с радиусом изгиба R (2-3) d трубы, закрытой с одного конца заглушкой и при-соедененной другим концом к гидростенду, заполненной жидкостью под давлением. Труба изгибается на станке, с сохранением постоянного давления, до завершения гибки. Гибка труб колцевой вытяжкой. Гибку труб с кольцевой вытяжкой (эксцентричным ротационным выдавливанием) применяют для изготовления особо тонкостенных деталей (рис. 1.15). При одном и том же отношении радиуса изгиба к диаметру R/d утонение трубы получается в 1,5-2 раза больше, чем при гибке наматыванием, но овальность поперечных сечений значительно меньше; образование гофров полностью исключается. Для теоретического исследования изгиба труб в настоящее время используют, в основном, теорию пластического изгиба согласно которой определяют основные параметры гибки: необходимые деформирующие нагрузки, минимальные радиусы гибки, характер и величину искажения формы поперечного сечения и др. [31, 61, 80, 90, 93, 96, 100].

Определение напряженно - деформированного состояния трубы в процессе ее формообразования гибкой

Анализ существующих работ и исследований по проблеме формообразования деталей из труб, в частности формообразования методами гибки и гибки с растяжением показывает, что эти методы пластического формоизменения являются весьма перспективными, но для их широкого применения в промышленности необходимо совершенствование существующих и разработка новых способов и технологических приемов, расширяющих технологические возможности методов и обеспечивающих получение высококачественных деталей.

Из анализа литературы, посвященной разработке, исследованию, расчету и проектированию операций гибки и гибки с растяжением труб, следует, что достаточно широко изучены вопросы технологии и расчета силовых параметров. Существующие подходы к расчету и проектированию этих операций в основном базируются на производственном опыте и требуют значительного объема работ по разработке и внедрению технологии. В тоже время практически не разработаны методы расчета и проектирования операций, которые основываются на применении математической модели, адекватно отражающей реальные свойства материалов заготовки и особенности проектируемой операции.

Исследуемые при расчете силовых параметров этих операций инженерные методы, являются достаточно приближенными и основаны на применении весьма грубых математических моделях операций. Широкое распространение в расчетной практике такого рода моделей объясняется сложностью одновременного учета большого числа факторов, оказывающих влияние на ход проектируемой операции и качество получаемого при ее реализации изделия.

В этих методиках расчета используются, как правило, упрощенные модели материала, не учитывающие, в частности, анизотропию его механических свойств, влияние эффекта Баушингера. При этом существующие методики расчета не обеспечивают прогнозирование технологических отказов, присущих данной операции, в виде утонений, разрывов, гофров, пружинения, овальности, разнотолщинности, что, в конечном итоге, не позволяет однозначно ответить на вопрос о возможности бездефектного изготовления детали.

При создании технологического процесса стоит задача получить деталь требуемого качества при минимальной вероятности возникновения технологических отказов. Это невозможно сделать без использования математических моделей технологических отказов.

Недостаточно изучены такие вопросы, как влияние эффекта Баушингера, овальности, разнотолщинности, заполнителей на напряженно - деформированное состояние труб. Использование теоретических результатов при создании завершенной автоматизированной системы проектирования технологической операции вызывает значительные трудности. Это связано, прежде всего, с необходимостью учета многих факторов, возникающих в реальной операции формообразования деталей из труб. Например, стремление сохранить исходную форму контура поперечного сечения изгибаемой трубы по овальности нередко приводит к сильному утонению стенки в области растягиваемых волокон. В связи с тем, что чрезмерное утонение стенки является практически неустранимым дефектом, при возникновении такой ситуации приходится ослаблять препятствова-ние сплющиванию изгибаемой трубчатой заготовки, ориентируясь на последующее устранение нежелательной овальности за счет введения дополнительных доводочных работ. Недостаточно исследовано влияние управляющих параметров на качество получаемых деталей. Весьма перспективным в этом отношении является разработка математической модели операции, основанной на использовании различного рода допущений. Базируется такая модель в основном на результатах экспериментальных исследований механики деформирования, что требует в свою очередь, разработки соответствующих методик определения деформированного состояния, прогнозирования браковочных признаков. Большая номенклатура деталей из труб, получаемых гибкой и гибкой с растяжением, делает актуальной проблему разработки системы компьютерного моделирования этих операций. Применение системы позволяет существенно повысить качество и снизить сроки проектирования, уменьшить затраты времени и материала при отладке операции, что в итоге дает возможность повысить эффективность производства и качество получаемых изделий. При этом представляется возможность провести анализ различных вариантов технологии и выбрать оптимальный процесс, обеспечивающий требуемые параметры качества изделия. На основании проведенного анализа и в соответствии с целью диссертации поставлены следующие задачи: - разработать математические модели формообразования деталей из труб методами гибки и гибки с растяжением, позволяющие определять напряженно-деформированное состояние заготовки; - создать научно обоснованные методы прогнозирования возникновения технологических отказов, а также методику определения оптимальных технологических параметров процесса формообразования; - разработать методику оценки влияния заполнителя на напряженно - деформированное состояние трубы и появление браковочных признаков; - создать и апробировать систему компьютерного проектирования технологической операции на гибочном и гибочно-растяжном оборудовании.

Пружинение и остаточные напряжения в сечениях трубы при формообразовании методами гибки

Решая уравнения (2.37) или (2.38), и, используя уравнения напряженного состояния, находим координату нейтрального слоя ун , а затем значения напряжений и деформаций, а также изгибающего момента в сечениях трубы.

Если деформация сжатия больше критической деформации екр, то заготовка теряет устойчивость, что проявляется в образовании гофров на внутренней части трубы. Часть трубы, потерявшей устойчивость, выключается из работы (см. рис.2.16, закрашенный участок), поэтому при дальнейшем определении напряженного состояния трубы это необходимо учитывать. Принимаем, что в зоне потери устойчивости напряжения равны нулю.

При достижении в сжатой зоне напряжений, превышающих критические, часть трубы (см. рис.2.16, закрашенный участок), ограниченная координатой критического слоя, теряет устойчивость и не работает. Так как оставшаяся часть продолжает воспринимать нагрузку, то необходим новый расчет напряженного состояния с новой координатой ун в связи с тем, что зоны пластической догрузки, разгрузки и вторичных пластических деформаций смещаются относительно центра тяжести сечения.

Для этого необходимо определить координату критического слоя потери устойчивости трубы Укр. Расчет ведется численным методом. На первом шаге задаем значение координаты "у" поперечного сечения трубы и вычисляем напряжение в слое, определяемом координатой "у". Расчет ведется до тех пор, пока значение напряжения в последней итерации не будет отличаться от критического на заданную величину. Координата, соответствующая значению , является координатой критического слоя укр.

Так как часть трубы ограниченная координатами -гн и укр выключается из работы, дальнейший расчет (интегрирование уравнения (2.37) ведем в пределах координат укр и гн. По методике, изложенной выше, используя выражения (2.39),определяем новую координату ун, и находим распределение напряжений и деформаций по сечению трубы. Процесс определения напряженно-деформированного состояния с учетом потери устойчивости трубы продолжается до тех пор, пока в трубе при дальнейшем деформировании будут возникать напряжения меньше критических и часть сечения трубы (выше укр) не будет терять устойчивость. Так как параметры материалов были получены с некоторым разбросом данных, характеризующихся среднеквадратичным отклонением, этот разброс необходимо учитывать при определении истинного напряженно-деформированного состояния процесса формообразования. В качестве примера рассмотрим влияние статистического разброса постоянных материала А и m на напряженное состояние при изгибе трубы. Были построены расчетные графики для материала Д16М, показывающие зависимость напряжений в максимально сжатом и растянутом волокне поперечного сечения трубы от изменений А и т. Рассматривается труба диаметром 50 мм, с толщиной стенки 5 = 1 мм изгибающаяся по пуансону с кривизной х = 0.000517 1/мм на угол а=10 . Зависимость разброса напряжений в крайних волокнах сечения трубы от изменения постоянных А и m представлена на рисунках 2.17 и 2.18. Эта зависимость или линейная (в случае зависимости от А) или близкая к линейной во втором случае. При увеличении коэффициента Ро увеличиваются напряжения растяжения и сжатия. Для зон сжатия с изменением коэффициента Ро характерно неравномерное распределение кривых. Для каждого разброса параметров характерен свой разброс напряжений, который необходимо учитывать при моделировании технологического процесса формообразования. Проанализировав полученные результаты, сделаем вывод, что данную методику расчета можно рекомендовать для определения напряженно-деформированного состояния труб при гибке, с учетом разброса параметров материала. Гибку труб с растяжением применяют как при гибке по круговому пуансону , так и по пуансону более сложного профиля. По сравнению с чистым изгибом при гибке с растяжением уменьшается влияние упругого восстановления металла при разгрузке на кривизну изогнутого элемента, что приводит к повышению точности процесса формообразования. Кроме того, растяжение приводит к смещению нейтральной оси к оси изгиба. В результате такого смещения, уменьшаются напряжения сжатых волокон и, тем самым снижается возможность потери устойчивости стенки трубы и образования гофров. Наиболее целесообразен данный способ для тонкостенных труб, а также для случаев, когда труба изгибается в одной плоскости с переменным радиусом кривизны. При определении напряженно - деформированного состояния трубы при гибке с растяжением необходимо учитывать трение возникающее между трубой и пуансоном. Трение оказывает влияние на характер деформации, напряженное состояние обрабатываемого материала, необходимые усилия формообразования и качество получаемых изделий. В контакте с пуансоном распределение напряжений по длине трубы определяется законом трения, ограничивающего деформирование трубы в направлении формообразования. Для определения траектории движения концов заготовки u(v) необходимо знать среднюю относительную деформацию как результат распределения истинных деформаций, на которые трение оказывает влияние. Существует несколько законов трения и способов определения коэффициента трения (см. гл.1), поэтому необходимо выбрать вариант, наиболее полно отвечающий рассматриваемому процессу формообразования.

Полагаем, что при сложном нагружении трубы, в случае, когда растягивающая сила прикладывается после изгиба, между заготовкой и инструментом возникают силы трения Тц. Эти силы направлены против перемещения материала при растяжении и препятствуют развитию деформации волокон. Для создания заданной степени растяжения внешняя сила должна преодолеть не только сопротивление материала деформации, но и силы трения.

В рассматриваемом способе формообразования силы растяжения (рис.2.19) приложены по концам заготовки и направлены по касательным к изогнутой заготовке в точках схода последней с поверхности пуансона. В целом, длина заготовки, находящейся в контакте с пуансоном, характеризуется углом охвата 2а, образуемым нормалями в точках схода ее с инструмента.

Программное обеспечение для проектирования операций формообразования труб методами гибки и гибки с растяжением

Решение уравнений (2.51) и (2.56) выполняется численным методом. Задаваясь значениями координаты ун на 2-м и Аез на 3-м этапе деформирования с помощью полученных соотношений определяем напряженно - деформированное состояние в сечении заготовки. При этом в каждом приближении в пластической области используется значение напряжения, рассчитанное на предыдущем шаге. Сравнивая значения усилий N2 на 2-м и N3 на 3-м этапе с заданными, методом последовательных приближений уточняются значения ун и Аез . Счет заканчивается, если расхождение ун и Аез в двух соседних итерациях не превышает заданной величины.

Следовательно, задавшись законом нагружения Nk (oik), в каждом сечении трубы определяются значения ун и Аез и далее распределение деформаций и напряжений по длине и толщине трубы.

Совершенно иначе ведет себя труба, потерявшая устойчивость в процессе формообразования по данной схеме. При достижении пластической деформацией сжатия критической величины Єкр5 происходит образование гофров на вогнутой части заготовки. Часть трубы, потерявшей устойчивость, не работает, поэтому при дальнейшем определении напряженного состояния трубы это необходимо учитывать. Расчет ведется следующим образом.

При достижении в сжатой зоне напряжений, превышающих критические, часть трубы (см. рис.2.16, закрашенный участок), ограниченная координатой критического слоя теряет устойчивость и не воспринимает нагрузки. Это может произойти на втором этапе деформирования, при мгновенном изгибе. Полагаем, что напряжения в зоне трубы, потерявшей устойчивость равны нулю.

Так как оставшаяся часть продолжает воспринимать нагрузки, то в дальнейшем необходимо рассчитывать напряженно-деформированное состояние трубы с новой координатой ун в связи с тем, что зоны пластической догрузки , разгрузки и вторичных пластических деформаций перемещаются относительно поперечного сечения трубы.

Для этого необходимо определить координату критического слоя укр. Расчет ведется согласно методике, предложенной в п. 2.3. Затем вычисляем новую координату ун на основании которой определяем распределение напряжений и деформаций по сечению трубы.

Отличие потери устойчивости трубы при изгибе с растяжением от потери устойчивости при изгибе заключается в том, что при изгибе с растяжением после второго этапа нагружения - изгиба - прикладывается дополнительное растяжение, которое существенным образом влияет на наличие гофров.

Вследствие действия растягивающих усилий гофры в трубе могут уменьшиться или совсем исчезнуть. Поэтому вывод о потере устойчивости трубы и перераспределении напряжений и деформаций вследствие этого можно делать только после третьего этапа деформирования, то есть по окончании действия всех усилий.

Процесс определения напряженно-деформированного состояния с учетом потери устойчивости трубы продолжается до тех пор, пока в трубе, при дальнейшем деформировании, будут возникать напряжения меньше критических (по абсолютной величине) и часть сечения трубы (выше у,ф) не будет терять устойчивость.

Процесс формообразования труб методом гибки является частным случаем процесса гибки с растяжением. Отличие метода гибки в том, что отсутствуют растягивающие усилия. Полагая, что растягивающая сила N = 0, можно применить рассмотренные выше уравнения п. 2.4. к определению напряженно -деформированного состояния трубы при ее формообразовании гибкой.

Так как механические характеристики исследуемых материалов труб получены с разбросом данных, необходимо учитывать среднеквадратичное отклонение, описывающее данный разброс параметров материала при определении напряженно-деформированного состояния процесса формообразования гибкой с растяжением. На примере разброса постоянных материала А и ш, для оценки влияния изменения этих параметров на изгиб с растяжением трубы, были построены графики для материала Д16М, показывающие зависимость напряжений трубы в максимально растянутой и сжатой зонах от A, m и (3(e).

Анализ графика на рис.2.23 показывает, с увеличением постоянной материала т, при прочих равных условиях, уменьшаются напряжения в растянутой и сжатой зонах поперечного сечения трубы. Зависимость имеет не выраженный квадратичный вид. При изменении параметра р(е) заметен разброс зависимостей, особенно для сжатой зоны деформирования. С увеличением параметра Р(е) увеличиваются по модулю напряжения и сжатой и растянутой зон, а также увеличивается разброс между максимальными напряжениями этих зон.

Из графика на рис.2.24 видно, что с увеличением постоянной материала А увеличиваются напряжения сжатой и растянутой зон. Зависимость носит линейный характер. С изменением параметра Р(е) также заметен разброс зависимостей, особенно для сжатой зоны деформирования. С увеличением Р(е) увеличиваются по модулю напряжения и сжатой и растянутой зон. Увеличивается также разброс между максимальными напряжениями этих зон. Для каждого разброса параметров характерен свой разброс напряжений, который необходимо учитывать при моделировании технологического процесса формообразования.

Похожие диссертации на Формообразование тонкостенных высокоресурсных труб методами гибки и гибки с растяжением