Введение к работе
Актуальность темч. Осесимметричные процессы формообразования тонких оболочек из металлического листа под действием жестких инструментов широко распространены в автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности. Постоянно повышающиеся требования к сокращению сроков проектирования подобных процессов, к поиску наиболее рациональных вариантов формоизменения, при которых возможна эконоглия исходного листового материала за счет максимального использования его способности к пластическому деформированию без разрыва, зкдвигают перед специалистами проблему создания математических моделей и автоматизированных систем для анализа поведения тонких оболочек в процессах формоизменения с учетом всего шогообразия физико-механических и геометрических факторов, способных повлиять па протекание таких процессов. Вели учесть, что оболочка фордуется из листового метана, как правило, в несколько операций, для каждой из которых используется свой набор инструментов (профили которых имеют самую разнообразную конфигурацию), при этом от операции к операции могут меняться условия закрепления, нагружения, контактного взаимодействия, и все это аккумулируется в истории пластического дефордгрвакия (что такяе оказьгеает существенное влияние на'. характер протекания процесса), становится ясным, что анализ реальных промышленных процессов формоизменения тонких металлических оболочек возможен лишь на основе расчетных систем, ориентированных на современную вычислительную технику я автоматизирующих этапы исследования.
Несмотря на то, что в настоящее время наблюдается акти- ' визация работы исследователей в направлении создания систем, автоматизирующих расчетные исследования тонких оболочек при больших пластических деформациях под действием жестких инструментов, завершенных разработок, нацеленных ка шірокий класс задач, пока немного. Среди них одни ориентированы на простейиу» геометрию инструментов, а другие обладают недостаточной надежностью и анробированноитью на реальных промышленных процессах формообразования оболочек.
Таким образом, вопрос о создании интерактивной системы, обладающей высокой надеглостью и пирокиш везьташостяпи при исследовании больших пластических дефор.тацпи оболочек з проміл-
ленных операциях формоизменения на основе металлического листа остается открытки.
Цель таботн. Целью диссертационной работы является:
разработка интерактивной графической .системы для анализа напряженно-деформированного состояния тонких металлических оболочек в осесимметричных процессах пластического формоизменения под действие:-: жестких инструментов сложной конфигурации;
проведение исследований напряженно-деформированного состояния оболочек в промышленных процессах формоизменения, осуществляемых в несколько операций с использованием инструментов различного профиля.
На зашиту вчносятся:
1. Интерахтивная графическая система для анализа больших
пластических деформаций тонких оболочек вращения в процессах
листовой штамповки, которая:
-'.основывается на инкрементальной безмоментной жесткоплас-тической конечноэлементной модели осесимметричного формоизменения оболочки;
реализует решение контактной проблемы с трением для произвольного количества инструментов, контуры которых состоят из произвольного набора прямолинейных отрезков и дуг окружностей;
включает препроцессор, дающий возможность в диалоговом режиме с примечанием средств машинной графики создавать и модифицировать параметризованные ' геометрические модели контуров инструментов на основе методов вариационной геометрии, а также исходные физико-механические параметры процесса формоизменения;
включает постпроцессор, интерпретирующий результаты расчета наїїряженно-деформированного состояния оболочки на любой
.[стадии процесса формоизменения.
2. Результат J численных исследований многооперационных про
мышленных процессов формообразования оболочек из листовых мате
риалов, Бключая исследование явления локализации деформации и
связанного с ней разрыва оболочки.
Научная новизна. На основе инкрементальной безмоментной жесткопдастической конечноэлементной модели разработан алгоритм численного решения контактной задачи для оболочки вращения при йольших пластических деформациях, ориентированный на осесимлет-рнчныо. процессы формоизменения с произвольным количеством инст-. рументоэ, контуры которых состоят из произвольного набора пря-
молинейных отрезков и дуг окружностей. На основе методов вариационной геометрии разработан алгоритм создания и модификации геометрической модели контура инструмента с использованием в качестве базовых примитивов прямолинейного отрезка и дуги окружности.
Решены задачи о больших пластических деформациях оболочек в многооперационных процессах еытяжки, включая исследование явления локализации деформации и связанного с ней разрыва оболочки, ранее не рассмотренные в литературе, а также проведены исследования реальных промышленных процессов листовой штамповки.
Достоверность. Надежность разработанной системы обеспечивается использованием численных методов решения, апробированных на различных задачах механики пластического формоизменения и геометрического моделирования. Достоверность полученных результатов подтверждена сравнением с экспериментом по многооперационной Еытяжке оболочки типа "цилиндрический стакан".
Практическая значимость. Диссертационная работа содержит
результаты исследований процессов листовой штамповки, проведен
ных по заказам предпріштий автомобильной промышленности. Версия
системы внедрена на АЗЛК (ГО "Москвич"). Разработанная интерак
тивная графическая система монет быть использована в практичес
кой деятельности технолога при проектировании новых и совер
шенствовании уже существующих процессов листовой штамповки.
Представляет интерес использование системы в научных исследова
ниях; а также в целях обучения. (
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на Всесоюзной научно-технической конференции "Системы автоматизированного проектирования в кузнечно-шташовочком производстве", Свердловск, 11-13 октября 1988г., на конференции "Опыт освоения новой техники, оснастки, материалов в кузнечно-штамповочном производстве", 22-23 сентября, 1988, Пенза, а-также на международной конференции пс автоматизированным системам обучения в науке и технологии, 12-13 июля, 1990, Барселона (Испания)
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на f24 страницах машинописного текста, содержит %2 иллюстраций, _о_ таблиц и библиографию из 59 наименований.