Содержание к диссертации
Введение
I Литературный обзор 6
1.1 Структурные процессы в листовом материале при холодной пластической деформации 6
1.2 Механика моделирования знакопеременного изгиба с натяжением 19
1.3 Заключения по разделу: актуальность темы диссертационной работы 31
2 Материалы и методики исследования 32
2.1 Исследуемые стали 32
2.2 Методы испытаний 33
2.2.1 Растяжение 33
2.2.2 Знакопеременный изгиб 34
2.2.3 Знакопеременный изгиб под натяжением 36
2.2.3.1 Протяжка через захват 36
2.2.3.2 Формование изделия «Омега» 39
2.З Методики исследования 40
2.3.1 Оценка зеренной структуры 40
2.3.2 Измерение твердости 41
2.3.3 Рентгеноструктурный анализ 42
2.3.4 Дилатометрический анализ 43
2.4 Разработка аналитической модели и программного обеспечения расчета процесса деформации изгибом с натяжением 44
2.4.1 Общие принципы и допущения моделирования 44
2.4.2 Алгоритм моделирования протяжки через захват 48
2.4.3 Алгоритм моделирования формования изделия «Омега» 70
2.4.4 Описание поведения материала 78
2.4.4.1 Монотонная нагрузка 78
2.4.4.2 Знакопеременная нагрузка 80
2. 5 Заключения по разделу: принятие моделью в расчет структурных и фазовых переходов 83
3 Результаты и обсуждение 85
3.1 Экспериментальное исследование структурных процессов деформации в зависимости от состава, исходной структуры и условий деформации 85
3.1.1 Общие для всех материалов тенденции 85
3.1.2 Ферритная сталь 87
3.1.3 Ферритная микролегированная сталь 88
3.1.4 Сталь с ферритно-бейнитной структурой 89
3.1.5 Аустенитная сталь 90
3.2 Термическая стабильность размера и формы образцов 96
3.З Протяжка через захват стали с интенсивным мартенситным превращением под нагрузкой 101
3.4 Моделирование эталонных испытаний 102
3.4.1 Знакопеременный изгиб 102
3.4.2 Протяжка через захват 107
3.4.3 Формование изделия «Омега» 112
3.5 Заключения по разделу: оценка границ применимости моделей и рекомендации по выбору условий деформации, методов испытаний и расчетов для различных сталей 122
Выводы 126
Список использованной литературы 128
Приложения 132
- Механика моделирования знакопеременного изгиба с натяжением
- Знакопеременный изгиб под натяжением
- Термическая стабильность размера и формы образцов
- Формование изделия «Омега»
Введение к работе
Моделирование процессов формообразования листового материала в настоящее время применяется всё чаще. Моделирование позволяет избежать метода «проб и ошибок» при подборе условий и технологических режимов на промьпппенных установках. Однако любым расчетным моделям необходимы надежные входные данные, и если такие данные, как размеры инструмента, силы пресса и другие технологические параметры, поддаются непосредственному измерению, то параметры материала гораздо сложнее привести к виду, пригодному для использования математической моделью. Описание поведения материала, особенно при сложных нагрузках, представляет собой наибольшую трудность при моделировании. Так, например, при глубокой вытяжке часто имеет место знакопеременное воздействие на материал - он изгибается, затем перегибается в противоположную сторону, и в то же время претерпевает растяжение. Такой цикл может повторяться несколько раз, причем с изменением амплитуды нагружения.
В этой связи исследование структуры и свойств материала и моделирование его поведения при сложных знакопеременных нагрузках представляет собой весьма актуальную задачу, решение которой направлено на оптимизацию технологических режимов получения металлопродукции с заданными свойствами.
Цель диссертационной работы - изучение изменения структуры и свойств листового проката сталей различных классов при эталонных испытаниях штамповки (протяжка через захват, формование «Омега»), и разработка математических моделей, описывающих эти опыты с учетом экспериментально обнаруженных закономерностей. Модели должны предсказывать силы пресса и поля напряжений и деформаций, как функцию свойств материала, технологических параметров и геометрии инструмента.
Основные задачи, которые решались для поставленной цели, можно сформулировать следующим образом:
Критический анализ существующих моделей и методов расчета деформации знакопеременным изгибом с натяжением.
Исследование структурных процессов, изменения фазового состава, текстуры, механических свойств сталей при холодной знакопеременной деформации.
Сравнение структуры, текстуры и свойств материала в различных зонах листовой заготовки и анализ взаимного влияния механики процесса и материаловедческих факторов: состава и структурного состояния стали.
Алгоритмическая и программная реализация метода расчета полей напряжений и
деформаций в стационарном (протяжка через захват) и нестационарном (штамповка
изделия «Омега») режимах.
But.iCiiuv
5. Обоснование работоспособности и достоверности модели по результатам расчетно-теоретических и экспериментальных эталонных и тестовых испытаний. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
предложена и обоснована новая математическая модель итеративного расчета, применение которой позволяет рассчитать поля напряжении и деформаций, конечную форму изделия, величину упругого последействия заготовки, а также силовые характеристики процесса;
разработаны 2 единицы уникального алгоритмического и программного обеспечения, реализующие предложенный метод математического моделирования;
установлены границы применимости предложенной математической модели на основе экспериментальных данных о структурных процессах и изменении свойств деформируемых сталей различных классов.
Практическую ценность результатов работы представляют рекомендации по применению разработанной модели и созданные компьютерные программные средства, внедренные на предприятии SOLLAC Lorraine (Франция).
Основные положения, выносимые на защиту:
Установленные закономерности процессов деформационного упрочнения холоднодеформированных сталей в зависимости от режима деформации и структурного состояния стали.
Результаты изучения эволюции структуры стабильных и метастабильных сталей в ходе холодной знакопеременной деформации изгибом с натяжением.
Разработанная математическая модель деформации знакопеременным изгибом с натяжением, и ее применение к описанию эталонных испытаний штамповки (протяжка через захват отбортовкой, штамповка изделия «Омега»).
Рекомендации по выбору рациональных режимов деформации для достижения высокого комплекса механических и эксплуатационных свойств.
Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях:
XVI Конгресс механики франкоговорящих стран, Франция, г. Ницца, 2003 г.;
VD Международный конгресс по формованию материалов (ESAFORM), Норвегия, г. Тронхейм, 2004 г.
По теме диссертации опубликовано 5 работ. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 144 страницы текста, 80 рисунков, 12 таблиц и 81 наименование библиографии.
Лшира1>риын ктичир
Механика моделирования знакопеременного изгиба с натяжением
Знакопеременный изгиб с натяжением имеет место при протекании металла через прижим (отбортовку). Отбортовки используются при холодной штамповке листового материала на прессах двойного действия, когда на первом этапе верхняя плита опускается на лист с целью его удерживания, а собственно придание формы штампуемому изделию происходит на втором этапе: пуансон опускается на лист и затягивает металл в матрицу (рис. 5). При этом без отбортовки контроль течения металла обеспечивается верхней плитой пресса. Сила, с которой она действует на заготовку в направлении, противоположном течению, составляет так называемое «задерживающее усилие». В случае, когда верхняя плита имеет плоскую поверхность (т.е. без установленной отбортовки), это усилие обеспечивается в основном трением между плитой и листом. Можно изменять это усилие, увеличивая или уменьшая силу сжатия между верхней и нижней плитами, или меняя условия смазывания. Однако во многих случаях трение не позволяет контролировать процесс адекватным образом. Тогда для придания однородности истечению материала и используются отбортовки [39]. Это приспособление представляет собой полуцилиндр, устанавливаемый на верхней плите, который может проникать между двумя заплечиками, специальным образом закреплёнными в нижней плите, тормозя таким образом истечение листа в матрицу (рис. 5, 6). Основные характеристики отбортовки - сдерживающее усилие, то есть усилие, необходимое для протяжки листа через устройство захвата, и сила сжатия, то есть усилие, необходимое для поддержания требуемого расстояния между верхней и нижней плитой.
При протяжке материал упрочняется под действием как знакопеременной пластической деформации, так и сил трения. Опыт показывает, что вклад каждой из двух типов сил определяется радиусами изгиба, коэффициентом трения и контактным давлением на границе лист/инструмент. Сила деформации изменяется обратно пропорционально радиусам изгиба, а сила трения прямо пропорциональна коэффициенту трения и давлению.
Аналитическая модель знакопеременного изгиба с натяжением необходима, в частности, для учета отбортовок при расчете штамповки методами конечных элементов. В современных программах расчета описание геометрии заготовок становится всё более и более точным, что позволяет приблизить получаемые результаты к реальности. Это же относится и к описанию параметров процесса, в частности, к количеству и положению отбортовок. К сожалению, отбортовка представляет сложности для расчётных программ, так как на практике для корректного её описания бывает необходимо уменьшить размер шага сетки, что в большинстве случаев несовместимо с размерами штампуемых изделий (количество элементов неоправданно увеличивается). Поэтому отбортовку часто представляют «виртуальной линией», отражающей граничные условия (то есть величину силы, с которой захват действует на лист) [40, 41]. Поэтому знание этой силы является крайне важным для всего дальнейшего расчета.
Детальные экспериментальные исследования были проведены Найном в 1982 г. [43]. Он осуществил опыты по протяжке стальных полосок размером 400x50x0,76 мм, со скоростью 85 мм/с, на расстояние 120 мм. Записывались значения сил протяжки и сжатия. Проводились опыты с обычным захватом, с усеченным полуцилиндром радиуса 4,75 мм, с уретановой вставкой и без нее. Для измерений со вставкой, размер ее устанавливается таким, чтобы она сжималась на 0,5 мм при каждом погружении захвата. Для усеченного захвата также были использованы стальные вставки.
Была проверена широкая гамма погружений захвата: 4,6 мм, 7,7 мм, 10,3 мм. Можно отметить, что при самом большом погружении имеет место самая большая сила протяжки, однако максимальное погружение используется не всегда. В большинстве случаев, слишком большое погружение сопряжено с риском повреждения материала в связи со слишком значительной величиной знакопеременной деформации.
Для анализа роли зазора между инструментом проводились опыты с различными расстояниями между заплечиками. При минимальном зазоре лист облегает инструмент, что увеличивает силу протяжки. Проводились испытания при зазорах 0,15 мм, 0,30 мм, 0,46 мм, 0,76 мм, хотя минимальный из приведенных зазоров не является осуществимым для промышленного применения.
Общая тенденция, которую можно предвидеть для всех типов захватов, подтверждается - сила протяжки растет при увеличении погружения, и падает при увеличении зазора. Эти два параметра влияют на силу протяжки, управляя обтеканием листом инструмента, то есть эффективным радиусом изгиба.
Для обычных захватов с уретановой вставкой, увеличение силы протяжки изменяется от 22% при минимальном погружении (4,3 мм) и максимальном зазоре (0,76 мм), до 4% при максимальном погружении (10,3 мм) и минимальном зазоре (0,15 мм). Относительное увеличение более значительно при большем эффективном радиусе. В случае глубоких погружений полоска металла дважды изгибается на радиусах инструментов, и добавление вставки не увеличивает силу деформации. В таком случае увеличивается только трение.
Так как при больших погружениях изменяется только трение, представляется возможным оценить относительные вклады сил деформации и трения и при малых погружениях. Действительно, так как сжатие уретана поддерживается постоянным во всех случаях, эффект трения должен оставаться приблизительно одним и тем же. Таким образом, Наин (1982) обнаружил, что каждая из компонент вносит вклад, равный увеличению силы, вызванному добавлением уретановой вставки в случае малых погружений. Больший вклад в сдерживающее усилие всегда составляют силы деформации.
Использование уретановой вставки предпочтительно с нескольких точек зрения. Во-первых, это позволяет увеличить сдерживающее усилие без необходимости изменять погружение захвата. Кроме того, можно изменять толщину вставки. Таким образом, нетрудно изменять сдерживающее усилие, всего лишь заменяя или убирая уретановую полоску, что ускоряет процесс настройки и подготовки захвата.
Знакопеременный изгиб под натяжением
В лабораторных условиях опыт «протяжка через приспособление захвата» заключается в следующем. Заготовка протягивается с постоянной скоростью через систему из полуцилиндра и заплечиков. Задаётся сила сжатия Н (постоянная или изменяющаяся по определённому закону), и измеряется сила протяжки, F. Для проведения подобных опытов используется трибометр. В данной работе опыты проводились на трибометре марки QUIRI.
Трибометр принципиально состоит из двух силовых гидравлических цилиндров. Первый, расположенный горизонтально, предназначается для приложения силы сжатия на заготовку, посредством специального набора инструментов. Второй гидроцилиндр осуществляет приложение к заготовке силы протяжки с той целью, чтобы добиться её перемещения с заданной и контролируемой скоростью. Прибор может управляться вручную или автоматически. Система сбора данных позволяет записьшать протекание опыта и сохранять значения измеренных сил, что даёт возможность последующей обработки данных. Принципиальная схема трибометра приведена на рис. 18.
Трибометр QUIRI обладает следующими характеристиками. Скорость протяжки может регулироваться между 1,67 10"3 м/с и 0,25 м/с. Максимальный пробег вертикального гидроцилиндра составляет 250 мм. Максимальное значение силы сжатия составляет 20000 Н, минимальное -ЮН. Наибольшее значение усилия протяжки равно 10000 Н. Трибометр оборудован системой автоматического управления, что позволяет упростить программирование циклических испытаний.
Использованные в рамках работы инструменты для протяжки разработаны специальным образом, чтобы можно было бы легко менять их геометрию. Так, диапазон изменения радиусов входных и выходных заплечиков - от 1 до 6 мм, радиуса полуцилиндра - от 3 до 8 мм. Каждый из данных параметров является взаимно независимым. Все инструменты изготовлены из одного и того же материала - закаленной стали Z16CDV12 (российский аналог - Х12МФ [64]) твёрдостью 63 единиц HRC.
Перед каждым опытом с листовых заготовок должны быть удалены заусенцы, появляющиеся при разрезании листа на образцы меньшего размера. Затем с заготовок удаляется масло посредством обработки эмульсии эфира в керосине. Далее образцы помещаются на 15 минут в ультразвуковую ванну, содержащую особый растворитель, после чего снова обрабатываются керосиновым эфиром. После всего этого для сохранения чистоты поверхности заготовки оборачиваются в алюминиевую фольгу, которая снимается перед самым опытом.
Состояние поверхности инструмента перед каждым опытом должно быть абсолютно одинаковым. Поэтому, во-первых, производится обработка поверхности шлифовальной бумагой 1000 с предварительно нанесенным на неё тонким слоем масла (для грубой очистки от следов предьщущего опыта), далее следует промывка эфиром на основе керосина, затем очистка в ультразвуковой ванне в течение 15 минут и окончательная обработка эфиром. Только после вышеописанной процедуры инструменты могут быть установлены на трибометр.
Предварительно подготовленные образцы затем смазываются и вставляются в кулачок зажимного патрона. Для всех опытов, проведенных в данной работе, использовался один тип смазки - масло марки QUAKER 6130.
Опыт проводится при постоянном или линейно возрастающем сжимающем давлении, и при постоянной скорости (в рамках данной работы для всех опытов скорость протяжки составляла 0,3 м/мин). Происходит непрерывная запись следующих параметров: пробег вертикального гидроцилиндра, усилие сжатия и усилие протяжки. Выходные файлы системы обработки данных совместимы с Microsoft Excel, что делает возможным последующую обработку результатов в этой среде.
Все параметры проводимых в рамках работы опытов приведены в таблице 5. Пример экспериментальной кривой при постоянной силе сжатия приведен на рис. 19. II. 2.3.2 Формование изделия «Омега»
Испытание «Омега» (Uest) проводится для оценки упругого последействия листового материала в лабораторных условиях.
В рамках данной работы серия испытаний по формованию «Омега» проводилась на стали В. Размеры исходной листовой заготовки составляли 400 на 300 мм. Размеры пуансона составляли 80 на 300 мм, глубина его погружения - 90 мм. Радиус фасок пуансона (Rp) - 5 мм. Скорость погружения - 1 м/мин. Остальные параметры опытов приведены в табл. 6.
Перед каждым испытанием поверхность инструмента очищалась спиртом и смазывалась маслом QUAKER 6130. Полученные изделия фотографировались, и затем их форма анализировалась в программе AutoCAD. В каждом случае определялись параметры а, Ьи р, геометрический смысл которых приведен на рис. 21.
Термическая стабильность размера и формы образцов
Полученные дилатограммы для образцов из сталей А-Г приведены в Приложении 2. Сводные результаты анализа дилатограмм приведены в таблице 9 (температурные интервалы) и на рис. 51 (коэффициенты линейного термического расширения - тангенсы угла наклона).
Кривые нагрева ферритных сталей можно условно разделить на 3 интервала: интервал 250-350 С соответствует снятию внутренних напряжений в материале. В этом интервале превращения идут с суммарным увеличением объёма; - интервал 550-650 С соответствует разупрочнению - рекристаллизации. Во всех случаях в этом интервале превращения идут с суммарным уменьшением объёма - интервал 700-950 С соответствует протеканию а - у превращения. Это превращение также идет с суммарным уменьшением объёма, причем более выраженным (— достигает по абсолютной величине 0,5%).
В аустенитной стали процессы релаксации внутренних напряжений и рекристаллизации также имеют место, однако они проходят при чуть более высоких температурах. От 700 С также могут иметь место процессы старения аустенита и превращения мартенсита (включая мартенсит деформации).
Различия в этих интервалах в некоторых случаях крайне незначительны. Безусловно, в таких случаях отсутствие перегиба на кривых не свидетельствует об отсутствии превращений, однако говорит, например, о более равномерном характере перераспределения внутренних напряжений или о менее острой текстуре.
Напряжения, имеющиеся в исходном состоянии, могут релаксировать в ходе деформации, поэтому важно учитывать взаимную ориентацию исходной и заключительной нагрузки.
Сталь А. Как видно из кривых нагрева, исходное состояние достаточно изотропно в плоскости листа «по напряжениям», так как до 330 С кривые для образцов АО П и АО J_ совпадают. Однако после этой температуры кривые расходятся - разупрочнение проходит с разным темпом изменения длины. Этот факт безусловно связан с текстурой исходного состояния.
После испытания на растяжения наблюдаются различия в зависимости от ориентировки в плоскости листа. Так, у образца АТ± (вырезанного поперек направления прокатки, то есть вдоль приложенного напряжения растяжения) первый перегиб на кривой нагрева наблюдается лишь при -740 С, тогда как у AT (вдоль направления прокатки) первое превращение начинается уже при -300 С. Отметим, что поперек направления прокатки после нагрева и охлаждения не наблюдается остаточного изменения длины образца, тогда как вдоль направления прокатки наблюдается сокращение длины (порядка -0,22%).
В кривых нагрева образцов, протянутых через захват, также наблюдаются различия в зависимости от ориентировки. Так, разница в коэффициентах линейного термического расширения (угол наклона кривых нагрева на начальном участке, то есть —) составляет порядка 8%. Вероятнее всего, это кажущееся различие в коэффициенте линейного расширения для различных ориентировок образцов связано с разным ходом релаксации напряжений. В то же время, конечные участки кривых охлаждения практически совпадают (ниже 900 С), что вызвано ярко выраженной анизотропией дилатометрического эффекта при а - у - а превращении. В результате, значения остаточного сокращения длины образцов получаются одинаковыми (порядка -0,1%).
У стали Б в исходном состоянии, в отличие от стали А, дилатометрические кривые нагрева расходятся от комнатной температуры. В то же время, на участке 350 — 650 С углы наклона кривых совпадают. Это говорит о том, что напряжения вдоль и поперек направления прокатки релаксируют по-разному, однако разупрочнение идет сходным образом.
У образцов после растяжения наблюдается более сложный характер дилатограмм. При этом поведение материала при нагреве сильно различается в зависимости от направления. После 360 С на кривой нагрева образца вдоль направления прокатки имеет место перегиб и резкое изменение угла наклона дилатометрической кривой. У образца БТХ первый перегиб кривой наблюдается лишь в районе 720 С. Остаточное изменение размеров поперек направления прокатки практически равно нулю, тогда как вдоль направления прокатки сокращение образца составляет порядка -0 5%. Отметим, что такая же картина наблюдалась и у стали Л (также ферритной) - отсутствие остаточного сокращения размеров поперек направления прокатки, и довольно значительное сокращение в перпендикулярном направлении.
После протяжки через захват кривые нагрева и охлаждения в целом сходны, вне зависимости от направления в плоскости листа. Незначительные расхождения в величине начинают наблюдаться после 450 С. Значения остаточного удлинения после охлаждения до комнатной температуры также практически одинаковы (порядка -0,2%). Заметим, что и у протянутых образцов из стали А наблюдается такая же картина.
Сталь В. Дилатограммы исходного состояния, снятые вдоль и поперек направления прокатки, имеют лишь небольшие различия. Значения остаточного удлинения также одинаковы в обоих направлениях (порядка -0,2%)
После испытания на растяжение наблюдаются значительные различия в дилатограммах, снятых вдоль и поперек направления прокатки. Заметные различия в скорости удлинения имеются на первом и втором этапах кривой нагрева (до -700 С), после чего формы кривых нагрева совпадают. Остаточное сокращение размеров у образца ВТ П близко к нулю, тогда как у ВТ _L составляет -0,45%. Отметим, что у сталей А и Б наблюдается обратная картина - у растянутых образцов более значительное сокращение наблюдается вдоль направления прокатки.
У образцов, протянутых через захват, в отличие от сталей А и Б, значение остаточного сокращения размеров после нагрева и охлаждения не совпадает: поперек направления прокатки оно составляет порядка -0,3%, а вдоль - порядка -0,5%. Такая невязка размеров вызвана различиями в величине — на последнем этапе кривых нагрева, в аустенитнои области. У стали Г в исходном состоянии в двух направлениях наблюдается некоторое различие в величине (6,5%). Остаточное изменение длины образца, измеренное поперек направления прокатки, несколько превышает измеренное вдоль направления прокатки (-0,2% против -0,1%). Перегиб на кривой нагрева у образца ТІ. наступает несколько раньше по температуре. После испытания на растяжение кривые охлаждения ГХ и Г имеют одинаковую форму, однако выходят из разных точек, вследствие различия в величине — на завершающем этапе кривых нагрева. В результате этого остаточное изменение длины заготовок различно - у ГХ составляет порядка -0,4%, а у Г порядка -0,25%. Как и для стали В, более значительное изменение размеров наблюдается поперек направления прокатки.
После протяжки остаточное изменение длины заготовок составляет порядка -0,1%, как вдоль, так и поперек направления прокатки. Характер кривых как нагрева, так и охлаждения, в целом достаточно сходен. Результаты и обсуждепие
Формование изделия «Омега»
Примеры результатов моделирования. Рассмотрим результаты моделирования опыта, все параметры которого приведены в табл. 12.
Конечная форма срединного волокна заготовки представлена на рисунке 66. Распределения нормального усилия и изгибающего момента по зонам заготовки перед поднятием пуансона приведены на рисунках 67 и 68. Кривизна и деформация срединного
Результаты и обсуждение рисунках голубым цветом) рассчитана из замеренных углов а, Ь и радиуса #. Расчетные формы показаны фиолетовым цветом, и расчетные значения а„ЬиЯ приведены на размерах.
На рис. 78 представлены экспериментальные и расчетные формы «Омеги» для различных радиусов матрицы (от 6 до 16 мм). Все остальные параметры (как расчетные, так и экспериментальные) были фиксированными (сила пресса 150 кН, радиус пуансона 5 мм, материал — ферритно-бейнитная сталь). Для расчета принималась гипотеза об изотропном деформационном упрочнении, коэффициент трения принимался равным 0,12, модуль Юнга — 210 ГПа, пластическое истечение описывалось законом Холломона.
Из рисунка видно, что для всех значений радиуса от 6 до 16 мм при таких гипотезах расчетные и экспериментальные формы достаточно близки. Однако для случая с радиусом матрицы, равным 2 мм, расчет с гипотезой чисто изотропного или чисто кинематического упрочнения, дает неудовлетворительные результаты (см. рис. 79 (а)). В то же время, расчет позволяет «подобрать» параметр деформационного упрочнения и, для которого расчетная и экспериментальная форма совпадают. Для случая, приведенного на рис. 79 (б), этот параметр равен ыЮ,25, что соответствует 25% изотропного упрочнения, и 75% кинематического упрочнения. Такая пропорция представляется правдоподобной, так как при изгибе материала толщиной порядка 1 мм на радиусе матрицы 2 мм, абсолютное значение деформации поверхностных волокон достигает 50% (см. формулу 128), и при таких больших амплитудах деформации упрочнение является преимущественно кинематическим [72].
Влияние модуля Юнга на расчетные результаты приведено на рис. 80. Видно, что изменение модуля Юнга от 200 до 220 ГПа приводит к некоторому изменению расчетной формы изделия. Отметим, что расчет со значением =220 ГПа дает несколько лучшие результаты.
Модель испытания на знакопеременный изгиб. 1. Для сталей А и Б расчет с гипотезой об изотропном упрочнении приводит к переоценке площади петли нагрузки. Поведение этих материалов при знакопеременной нагрузке лучше описывается гипотезой о смешанном деформационном упрочнении. 2. Расчет с принятием критерия пластичности Хилла дает менее удовлетворительные результаты, нежели расчет по критерию фон Мизеса, что подтверждает данные из [81]. Модель испытания «Омега». 1. Модель «Омега» позволяет рассчитывать поля напряжений и деформаций в любой точке изделия как в процессе штамповки, так и после упругого последействия. 2. Использование при расчете гипотезы изотропного деформационного упрочнения для ферритно-бейнитной стали в большинстве случаев дает достаточно точное предсказание формы изделия «Омега» после упругого последействия. 3. При расчете случаев с большим отношением «толщина листа / радиус фаски матрицы» (например, когда ho = 1 мм, a RM = 2 мм) использование гипотезы смешанного упрочнения приближает расчетные результаты к экспериментальным. Модель протяжки через захват. 1. Анализ расчетных результатов подтверждает, что продеформированныЙ профиль листа не совпадает с формой заплечиков и цилиндра отбортовки: он не является симетричним, как это предполагалось в предыдущих работах, и его форма зависит не только от геометрических параметров (погружение цилиндра отбортовки, расстояние между заплечиками), но также и от коэффициента трения и типа деформационного упрочнения материала. Эти параметры имеют большое влияние на все результаты модели. 2. При использовании гипотезы об изотропном деформационном упрочнении расчётные значения силы протяжки и силы сжатия в целом достаточно хорошо описывают экспериментальные данные, с тенденцией к увеличению погрешности в случае 122 IV Л 1І.ГЛ1М и oiic\ ж дснис геометрических конфигураций, когда расстояние между верхней и нижней плитами пресса близко к начальной толщине листа (случай «закрытого захвата»). 3. При использовании гипотезы о кинематическом деформационном упрочнении материал различие между экспериментальными и расчетными данными всегда выше, чем при использовании модели изотропного упрочнения. Исследование структурных процессов деформации. 1. Показано, в случае материала Г при растяжении имеет место фазовый переход, тогда как при протяжке заметного фазового превращения в материале не наблюдается. Очевидно, что переход оказывает влияние на механику процесса, и поэтому описание поведения материала при протяжке таким же образом, как и при одноосном растяжении, может служить лишь для проведения приближенных, оценочных расчетов. 2, Из испытания на знакопеременный изгиб непосредственно следует, что характер упрочнения для стали А более близок к изотропному, по сравнению со сталью Б. Это подтверждается также и характером изменения твердости, и результатами испытаний на растяжение протянутых через захват образцов. Из этих данных для материалов А, Б, В можно сделать вывод о преобладании в них процессов изотропного деформационного упрочнения при знакопеременной нагрузке. Что касается упрочнения аустенитной стали, его лишь приближенно можно описать как изотропное, ввиду протекания фазовых превращений при деформации. Границы применимости моделей. 1. Деформации волокон материала не должны превышать предел равномерного удлинения S, полученный при испытании на монотонное одноосное растяжение. В противном случае, возникает неопределенность в описании процессов деформации между равномерным удлинением и реальным значением деформации, получаемым при протяжке. Такой случай имеет место для образцов А1 и А2, для которых предсказания модели оказываются наименее удовлетворительными при использовании гипотезы об изотропном упрочнении. В качестве приближенного критерия «годности» модели предлагается отношение Л /2Д„ показывающего минимальную деформацию поверхностных волокон. Если его значение находится близко к S, то предлагаемую модель следует воспринимать как инструмент оценочного расчета для получения скорее не количественных, а качественных зависимостей.
