Введение к работе
Аістуальность темы. Для формирования в поверхностных слоях детален сжимающих остаточных напряжении, способствующих повышению прочности, долговечности, сопротивлению усталости разработано множество методов. Самым универсальным и широко применяемым среди механических методов создания остаточных напряжении является дробеструйная обработка. Результаты испытании показывают, что дробеструйная обработка является эффективным средством повышения усталостной прочности и долговечности конструкций машиностроения.
В то же время оценка результатов обработки того или иного изделия, а также выбор параметров обработки для достижения наилучшего результата требуют значительных затрат времени и средств вследствие отсутствия эффективных теоретических моделей процесса. Анализ исследовании, проводимых в области упрочнения деталей дробеструйной обработкой. приводит к выводу о необходимости выявления закономерностей дробеструйной обработки и оптимизации процесса.
Особенность проблемы оптимизации процесса дробеструйной обработки состоит в том, что обработке подвергаются многие детали машиностроения и авиастроения, сделанные из различных материалов и эксплуатируемые в различных условиях. Очевидно, что оптимизация процесса для одно» конкретной детали не решит проблемы в целом. Поэтому в настоящей работе была поставлена задача исследования и оптимизации процесса обработки для определенною класса изделий с позможностью варьирования материала и -условии эксплуатации. Такую возможность дает наличие аналитического решения.
Мелью работы язляется создание методики решения задачи оптимизации процесса дробеструйной обработки для обеспечения прочности конструкции в условиях эксплуатации.
Научная новизна работы состоит в комплексном решении проблемы оптимизации процесса дробеструйной обработки с целью формирования благоприятного распределения остаточных, напряжений, включающем:
исследование распределения остаточных напряжении, создаваемых дробеструйной обработкой, в зависимости от параметров процесса, проведенное при помощи разработанного алгоритма решения прямой задачи;
отыскание оптимального распределения остаточных напряжений с точки зрения повышения прочности конструкции в услоинях эксплуатации;
- определение оптимальных параметров процесса дробеструйной
обработки поверхности, обеспечивающих формирование необходимого
распределения остаточных напряжений, найденного из решения
предыдущей задачи.
При этом аналитическое решение всех перечисленных задач поіволяєт рассматривать достаточно широкий класс изделий, материалов и наїруюк без дополнительных затрат времени на проведение расчетов.
Практическая ценность работы заключается в разработке экономичной методики решения задачи определения остаточных напряжений в деталях, подвергнутых дробеструйной обработке, разработке методики и решении задачи оптимизации процесса формирования оптимального распределения остаточных напряжений. Методики реализованы в компьютерных программах, позволяющих
- оценить остаточные напряжения, создаваемые в поверхностном слое
деталей в процессе дробеструйной обработки в зависимости от параметров
процесса;
- назначать параметры процесса ..обработки, оптимальные с точки
зрения прочности конструкции в условиях эксплуатации.
Результаты работы внедрены в качестве методики расчета остаточных напряжений в деталях авиационных двигателей, подвергаемых упрочнению дробеструйной обработкой, в АО "Авиадвигатель".
Разработанные методики используются в учебном процессе специальности "Динамика и прочность машин" ГИТУ при чтении спецкурсов и выполнении курсовых и дипломных работ студентами специальности.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Всесоюзной школе-семинаре "Математическое моделирование в науке и технике" (Пермь, I9S6 г.), на Всесоюзной конференции "Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностным пластическим деформированием" (Тольятти, 1989 г.), на Всесоюзной конференции "Поверхностный слон, точность и эксплуатационные свойства деталей машиностроения" (Москва, 1990 г.). на Всероссийской конференции "Математическое моделирование технологических процессов обработки материалов давлением" (Пермь, 1990 г.), на Межрегиональной конференции "Математическое моделирование систем и явлений" (Пермь, 1993 г.), на X зимней школе по механике сплошных сред Института механики сплошных сред УО РАН (Пермь, 1995 г.), на Международной конференции по остаточным напряжениям (США, Балтимор, 1994 г.), на Международной конференции "Механика твердого тела и производство материалов" (Сингапур, 1995 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных статей и тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 115 страниц, в том числе 2 таблицы и 17 рисунков. Список литературы включает 109 наименований. В приложениях приведены аналитические преобразования и решения систем уравнений и неравенств, а также акты внедрения, подтверждающие практическую ценность работы.