Поперечный изгиб заготовки прямоугольного сечения при больших пластических деформациях
Авторы: Букеткин Б.В., Жуков В.С., Ширшов А.А.
Опубликовано в выпуске: #2(122)/2022
DOI: 10.18698/2308-6033-2022-2-2150
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Технологическая операция гибки широко применяется при изготовлении различных деталей — как стержневых, например пружин различного вида, так и оболочечных, например обечайки и днища нефтехимических аппаратов, корпуса судов, автомобилей и др. При этом возникают максимальные пластические деформации, величина которых варьирует в широком диапазоне и может значительно превосходить упругие деформации. Независимо от уровня максимальных деформаций, в изделии возникают остаточные напряжения, влияющие на его работоспособность. Представлено исследование свободного трехточечного изгиба заготовки прямоугольного поперечного сечения, проведенное при различных отношениях радиуса контактирующей цилиндрической поверхности пуансона к высоте заготовки, а также при разных отношениях ширины заготовки к ее высоте. В качестве материала заготовки выбрана низкоуглеродистая сталь с реальной (не аппроксимированной) диаграммой деформирования. Методом конечных элементов проведено численное исследование напряженного состояния остаточных напряжений и изменения формы поперечного сечения.
Литература
[1] Başar Y., Itskov M. Constitutive model and finite element formulation for large strain elasto-plastic analysis of shells. Computational mechanics, 1999, vol. 23, no. 5, pp. 466–481.
[2] Štok B., Halilovič M. Analytical solutions in elasto-plastic bending of beams with rectangular cross section. Applied Mathematical Modelling, 2009, vol. 33, no. 3, pp. 1749–1760.
[3] Бакушев С.В. Упругопластический поперечный изгиб стержня в условиях ограниченной пластической деформации. Дороги и мосты, 2013, № 2 (30), c. 187–203.
[4] Холодарь Б.Г. Изгиб упругопластического стержня. Вестник Брестского государственного технического университета. Строительство и архитектура, 2017, № 1 (103), с. 126–128.
[5] Малинин Н.Н. Прикладная тория пластичности и ползучести. 3-е изд. доп. Москва, Юрайт, 2019, 401 с.
[6] Александров С.Е., Пирумов А.Р. Влияние пластических свойств материалов на геометрические параметры процесса при чистом изгибе двухслойной полосы. Вестник Московского государственного университета приборостроения и информатики. Серия: Машиностроение, 2014, № 51, с. 39–45.
[7] Zhu H.X. Large deformation pure bending of an elastic plastic power-law-hardening wide plate: Analysis and application. International Journal of Mechanical Sciences, 2007, vol. 49, no. 4, pp. 500–514.
[8] Бурлаков И.А., Забельян Д.М., Шагов И.А., Бондаренко А.К., Гладков Ю.А. Изготовление деталей типа плоских пружин с применением метода гибки ленты на ребро. Заготовительные производства в машиностроении, 2013, № 6, с 17–20.
[9] Burkov P.V., Volosatova T.M., Knyazeva S.V. Sheet metal bending plastic deformation simulation using computer aided design system. Journal of Advanced Research in Natural Science, 2020, no. 11, pp. 43–47.
[10] Nilsson A., Melin L., Magnusson C. Finite-element simulation of V-die bending: a comparison with experimental results. Journal of Materials Processing Technology, 1997, vol. 65, no. 1–3, pp. 52–58.
[11] Huh H., Kim S.H. Stress evaluation with numerical integration schemes in finite element analysis of elastic-plastic bending. Communications in Numerical Methods in Engineering, 2000, vol. 16, no. 11, pp. 755–767.
[12] Zhang Z. Theoretical prediction for maximum residual cross-sectional deformation of thin-walled cylindrical steel tubes under pure plastic bending. Thin-Walled Structures, 2018, vol. 133, pp. 120–133.
[13] Korsunsky A.M., Withers P.J. Plastic bending of a residually stressed beam. International Journal of Solids and Structures, 1997, vol. 34, no. 16, pp. 1985–2002.
[14] Franceschi A., Kaffenberger M., Schork B., Hoche H., Oechsner M., Groche P. Observations on the stability of the residual stresses after cold forming and unidirectional loading. Production Engineering, 2019, vol. 13, no. 2, pp. 157–167.
[15] Файрушин А.М., Маркелов Д.А., Марченко И.А. Исследование закономерностей возникновения остаточных напряжений в листовом металле после операций гибки в холодном состоянии. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2020, № 4, c. 74–84.
[16] Чукин М.В., Полецков П.П., Алексеев Д.Ю., Бережная Г.А., Гущина М.С. Исследование способности высокопрочной стали к пластической деформации при изгибе на угол 90°. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии, 2016, т. 9, № 8, с. 1326–1332.
[17] ANSYS® Academic Research, Release 17.0, Help System, Mechanical ADPl Guide, ANSYS, Inc. ANSYS® Academic Research, Release 17.0, Help System, Mechanical ADPl Guide, ANSYS, Inc.ANSYS I. ANSYS® Academic Research. ANSYS CFX-Solver Modeling Guide, 2013, vol. 15317, pp. 448–451.