Формирование механических характеристик поверхностного слоя деталей после упрочнения
Выявленные закономерности формирование остаточных напряжений в физически неоднородном поверхностном слое являются базой для отработки технологии ППД на научной основе при существенном сокращении времени и затрат. Исследования проведены на широкой гамме материалов и типоразмеров концентраторов, характерных для современного машиностроения. На основе известных исследований по ослабленному… Читать ещё >
Содержание
- 1. Обзор литературы по теме диссертации и постановка задач исследования
- 1. 1. Методы определения остаточных напряжений в деталях с концентраторами
- 1. 2. Основные положения теории ослабленного поверхностного слоя. Методы определения механических характеристик материалов и их поверхностных слоев
- 1. 3. Постановка задач исследования
- 2. Возникновение остаточных напряжений в поверхностном слое деталей
- 2. 1. Математическая модель возникновения остаточных напряжений в деталях с учетом физической неоднородности поверхностного слоя
- 2. 1. 1. Теоретические положения математической модели
- 2. 1. 2. Применение метода конечных элементов для определения остаточных напряжений в гладких цилиндрических деталях и деталях с концентраторами напряжений
- 2. 2. Методики экспериментального определения остаточных ^ напряжений. Оборудование и методики статических испытаний
- 2. 2. 1. Оборудование и методики определения остаточных напряжений
- 2. 2. 2. Оборудование и методики статических испытаний
- 2. 1. Математическая модель возникновения остаточных напряжений в деталях с учетом физической неоднородности поверхностного слоя
- 3. 1. Влияние физико-механических характеристик поверхностного слоя деталей на распределение остаточных напряжений в условиях однократно статического нагружения
- 3. 2. Закономерности формирования остаточных напряжений при однократно статическом растяжении и сжатии в неупрочненном поверхностном слое
- 3. 3. Методика определения механических характеристик неупрочненного поверхностного слоя
4. Закономерности формирования остаточных напряжений в условиях концентрации напряжений при однократно статическом нагружении в упрочненном поверхностном слое. Методика определения механических характеристик физически неоднородного упрочненного поверхностного слоя.
4.1. Влияние физико-механических характеристик поверхностного слоя упрочненных деталей на перераспределение остаточных напряжений в условиях однократно статического нагружения.
4.2. Закономерности формирования остаточных напряжений г при однократно статическом растяжении и сжатии в упрочненном поверхностном слое.
4.3. Методика определения механических характеристик упрочненного поверхностного слоя.
Список литературы
- Аверин В.В., Карнеев С. В., Шмараков Л. Н. Математическая модель процесса возникновения остаточных напряжений // Труды 7 межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи». 1997. — С. 1−3.
- Александров А.В., Потапов В. Д. Основы, теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1990. — 400 с.
- Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. М.: Наука, 1983. -280 с.
- Алехин В.П., Гусев О. В., Шоршоров М. Х. О причинах проявления аномальной пластичности в поверхностных слоях кристаллов на начальной стадии деформации // Физика и химия обработки материалов. 1969.-№ 6.-С. 50−60.
- Алехин В.П., Шоршоров М. Х. Влияние особенностей микропластической деформации вблизи свободной поверхности твердого тела на общую кинетику микропластического течения // Физика и химия обработки материалов. 1973. -№ 6. — С. 84 — 101.
- Алехин В.П., Шоршоров М. Х., Гусев О. В. К вопросу об аномальности механических свойств поверхностных слоев кристаллов // Усталостьметаллов и сплавов/ Институт металлургии имени А. А. Байкова. М. Наука, 1971-С. 48−53.
- Архипов А.Н. Определение остаточных напряжений в стержнях большой кривизны // Проблемы прочности. 1978. — № 4. — С. 69 — 73.
- Архипов А.Н., Темис Ю. М. Исследование остаточных напряжений в конструкциях сложной формы методом конечных элементов // Проблемы прочности. 1980. — № 7. — С. 81 — 84.
- Аулов В.Ф., Авчинников В. Е. Влияние концентрации напряжении на оптимальную глубину упрочнения // Совершенствование ремонта авиационной техники. Киев: КИИГА, — 1982. — С. 10.
- Бабич В.К., Пирогов В. А., Вакуленко М. А. К вопросу о параметрах упрочнения, определяемых по кривой растяжения // Проблемы прочности. 1977. — № 6. — С. 58 — 60.
- Балтер М.А. Влияние структуры стали на ее усталостную прочность после поверхностного пластического деформирования // Исследования по упрочнению деталей машин / Под ред. И. В Кудрявцева. М.: Машиностроение, 1972. — С. 226 — 236.
- Балтер М.А. Упрочнение деталей машин. — М.: Машиностроение, 1987. 184 с.
- Балтер М.А., Гольдшгтейн Л. Я., Чернякова А. А. Повреждаемость поверхностного слоя стали при обкатке роликами // Исследования по упрочнение деталей машин / Под ред. Кудрявцева. М.: Машиностроение, 1972. — С. 220 — 226.
- Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. — 447 с.
- Биргер И.А. Остаточные напряжения в элементах конструкций // Остаточные технологические напряжения: Труды II Всесоюзного симпозиума. М.: АН СССР, 1985. — С. 5 — 27.
- Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. — 233 с.
- Биргер И.А. Определение остаточных напряжений в образцах сложной формы // Заводская лаборатория. 1970. — № 1. — С. 76 — 80.
- Биргер И.А., Демьянушко М. В., Темис Ю. М. Долговечность термонапряженных элементов машин // Проблемы прочности. 1975. — № 12.-С. 9−16.
- Блох М.В., Оробинский А. В. О модификации метода конечных элементов для решения двумерных упругих и пластических контактных задач // Проблемы прочности. 1983. — № 5. — С. 21 — 27.
- Бордаков С.А. Закономерности формирования остаточных напряжений в деталях с учетом действия циклических нагрузок. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — Самара, 1992. — 264 с.
- Бордаков С.А. Математические модели механики остаточных напряжений поверхностного слоя деталей / СГАУ. Самара, 2002. 112 с. — Деп. в ВИНИТИ 23.10.2002, № 1816-В2002.
- Бордаков С.А. Определение механических характеристик упрочненного поверхностного слоя // Тезисы МНТК посвященной памяти Генерального конструктора аэрокосмической техники, академика Н. Д. Кузнецова. Самара, 2001. — С. 31 — 32.
- Букатый С.А. Исследование деформаций деталей, возникающих после обработки поверхностей. — Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, Москва, МИИГА, 1979, 132 с.
- Булычев С.И., Алехин В. П., Шоршоров М. Х. Исследование физико-механических свойств материалов в приповерхностных слоях и в микрообъемах методом непрерывного вдавливания индентора (обзор) // Физика и химия обработки материалов. 1979. — № 5. — С. 69 — 81.
- Бутаков Е.И. Оценка точности определения глубины наклепа при поверхностном пластическом деформировании // Вестник машиностроения 1982.-№ 11 — С. 22−24.
- Вакулюк B.C. Определение остаточных напряжений в шлицевых деталях. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, Москва, МИИГА, 1982, 112 с.
- Вдовин С.И. Повышение точности расчета пластических процессов методом конечных элементов // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1988.-№ 6.-С. 88−91.
- Вишняков Я.Д., Пискарев В. Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1989. — 253 с.
- Гликман JI.A., Санфирова Т. П., Степанов В. А. О возникновении остаточных напряжений первого рода при растяжении, (к вопросу о наличии ослабленного поверхностного слоя) // Журнал технической физики. 1949. — № 19. — Вып. 3. — С. 327 — 335.
- Гликман JI.A., Степанов В. А. О возникновении остаточных напряжений первого рода при растяжении // Журнал технической физики. 1946. -№ 16. — Вып. 6. — С. 661 — 668.
- Гнучий Ю.Б. К решению контактных задач теории упругости и пластичности // Проблемы прочности. 1982. — № 12. — С. 99 — 104.
- Григорович В. К. Твердость и микротвердость металлов. М.: Наука, 1976.-229 с.
- Григорьева М.В. Определение остаточных напряжений в цилиндрических деталях: Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Куйбышев, КПтИ, 1978. — 23 с.
- Грилихес С.Я. Электрохимическое полирование. — М.: Машиностроение, 1976. 207 с.
- Гринченко И.Г., Рыковский Б. П. Современные методы и средства поверхностного упрочнения деталей // Поверхностный наклеп высокопрочных материалов. М.: ОНТИ, 1971. — С. 9 — 13.
- Гринченко М.В., Полоскин Ю. В., Макаровский H.JI. Определение окружных остаточных напряжений в местах конструктивного концентратора // Заводская лаборатория. 1972. — № 7. — С. 868 — 871.
- Гуляев В.Р., Петров П. П. Методика исследования структурного состояния в окрестности концентратора напряжений // Заводская лаборатория. 1995. — № 11. — С. 40 — 42.
- Гуревич Б.Г. Упрочнение резьбы обкаткой роликами // Сборник «Усталостная прочность и остаточные напряжения в стали и чугуне» -М.: 1955.-С. 86−98.
- Давиденков Н.Н., Шевалдин Е. М. Исследование остаточных напряжений, создаваемых изгибом // Журнал технической физики -1939. № 9. — Вып. 12. — С. 1112 — 1124.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. — М.: Мир, 1975. -541 с.
- Зернин М.В. Конечно-элементное описание процессов усталости с учетом особых свойств поверхности материала // Заводская лаборатория. 1995. — № 2. — С. 43 — 51.
- Золочевский А. А. К теории пластичности материалов, разносопротивляющихся растяжению и сжатию // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1986. — № 6. — С. 13 — 16.
- Иванов С.И. К определению остаточных напряжений в цилиндре методом колец и полосок // Остаточные напряжения / КуАИ. -Куйбышев, 1971.-Вып. 53.-С. 32−42.
- Иванов С.И. Определение остаточных напряжений. Дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук, Куйбышев, КПтИ, 1972, 308 с.
- Иванов С.И. и др. Остаточные напряжения во впадинах шестерен / Иванов С. И., Трофимов Н. Г., Ермолаев В. М., Ковалкин О. П., Фрейдин
- Э.И. // Остаточные технологические напряжения: Труды II Всесоюзного симпозиума. М.: ИПМ АН СССР, 1985. — С. 179 — 184.
- Иванов С.И. и др. Остаточные напряжения и сопротивление усталости шлицевых валов / Иванов С. И., Трофимов Н. Г., Вакулюк B.C., Шатунов М. П., Фрейдин Э. И. // Вестник машиностроения. 1985. — № 7. — С. 12 -14.
- Иванова B.C., Терентьев В. Ф., Пойда В. Г. Общность природы предела усталости и физического предела текучести // Усталость металлов и сплавов. Институт металлургии им. А. А. Байкова. М.: Наука, 1971. -С. 15−23.
- Иванова B.C., Терентьев В. Ф. Влияние более раннего течения поверхностного слоя на упрочнение и разрушение металлов и сплавов // Физика и химия обработки материалов. 1970. — № 1. — С. 79 — 89.
- Иосилевич Г. Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин. М.: Машиностроение, 1981.-218 с.
- Кац A.M. Теория упругости. СПб.: Изд-во «Лань», 2002. — 208 с.
- Кирпичев В.А. и др. Устройство для центрирования образца к машине для испытаний на растяжение-сжатие / Кирпичев В. А., Филатов Э. Я., Прохоров А. А., Токолова Е. А. А.с. СССР № 1 174 821 от 19.02.91.
- Когаев В.П. Вопросы поверхностного упрочнения в проблеме конструирования деталей машин // Теоретические основы конструирования машин. М.- Машгиз, 1957. — С. 36 — 41.
- Кравченко Б.А. и др. Термопластическое упрочнение замковой части диска турбины ПД. Определение остаточных напряжений / Кравченко Б. А., Гутман Г. Н., Батрин Л. Е., Фокин В. Г. // Проблемы прочности. — 1980.-№ 9.-С. 54−57.
- Кравченко Б.А., Фокин В. Г., Гутман Г. Н. Определение остаточных напряжении в пазах дисков методом конечных элементов // Проблемы прочности. 1982.-№ 7.-С. 8- 10.
- Кроха В. А. О зависимости показателя деформационного упрочнения от степени деформации и выполнение степенного закона упрочнения // Проблемы прочности. 1981. — № 8. — С. 72 — 77.
- Крылов О.В. Метод конечных элементов и его применение в инжинерных расчетах. М.: Изд-во «Радио и связь», 2002. — 104 с.
- Кудрявцев И.В. Современное состояние и перспективы развития методов повышения прочности и долговечности деталей машин поверхностным и пластическим деформированием // Вестник машиностроения. 1970. -№ 1. — С. 9 — 13.
- Кудрявцев И.В., Салтыков М. А., Тищенко А. Т. Повышение прочности коленчатых валов методом ППД галтелей малого радиуса // Вестник машиностроения. 1986. — № 5. — С. 49 — 50.
- Кузьменко В.М., Бондаренко В. М. Исследование на ЭВМ процесса поверхностного пластического деформирования // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1986. — № 12. — С. 120 — 123.
- Куликов О.О., Белянин В. А. Повышение твердости валиков лудильных аппаратов обкаткой роликом // сборник «Усталостная прочность и остаточные напряжения в стали и чугуне» М.: 1955. — С. 163 — 175.
- Куркин А.С. Применение теории течения и метода конечных элементов // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1988. — № 1, — С. 16−20.
- Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. — 939 с.
- Мавлютов P.P. Концентрация напряжений в элементах авиационных конструкций. М.: Наука, 1981. — 140 с.
- Мавлютов P.P., Иосилевич Г. Б., Рокитянская И. В. Концентрация напряжений и прочность головок болтов // Вестник машиностроения. -1973.-№ 11.-С. 69−73.
- Махутов Н.А. Концентрация напряжений и деформаций в упругопластической области деталей // Машиноведение. — 1971. № 6. -С. 21 -24.
- Милькова Н.Н. Особенности дискретизации области при решении задач концентрации напряжений методом конечных элементов // Машиноведение. 1979. — № 2. — С. 67 — 71.
- Мясищев А.А. Соотношение для анализа конечных упругопластических деформаций методом конечных элементов // Известия вузов. Машиностроение. 1988. — № 6. — С. 113−115.
- Мясищев А.А. Сжатие упрочняющегося упругопластического слоя упругим инструментом // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1986. -№ 1. — С. 105- 108.
- Нейбер Г. Концентрация напряжений. М.: ОГМЗ, 1947. — 105 с.
- Нитцше К. Испытания металлов. М.: Металлургия, 1967. — 452 с.
- Павлов В.Ф. Влияние на предел выносливости величины и распределения остаточных напряжений в поверхностном слое детали с концентратором. Сообщение 1. Сплошные детали // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1988. — № 8. — С. 22 — 26.
- Павлов В.Ф. Исследование влияния остаточных напряжений и наклепа на усталостную прочность в условиях концентрации напряжений. -Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук / КуАИ. Куйбышев, 1975, 125 с.
- Павлов В.Ф., Бордаков С. А., Сургутанова Ю. Н. Механические характеристики упрочненного поверхностного слоя // Математическое моделирование и краевые задачи: Труды 11 Межвузовской научно-технической конференции. Самара, 2001. — С. 128 — 130.
- Павлов В.Ф., Кирпичев В. А., Бордаков С. А. Остаточные напряжения в образцах прямоугольного поперечного сечения с надрезами V-образного профиля // Известия ВУЗов. Машиностроение. — 1989. № 9. -С. 6−10.
- Павлов В.Ф., Кольцун Ю. И., Сургутанова Ю. Н. Измерение остаточных напряжений в образцах с концентраторами / КуАИ. Куйбышев, 1987. -7 с. — Деп. в ВИНИТИ 5.11.87, № 7759−87.
- Павлов В.Ф., Столяров А. К. Распределение остаточных напряжений в области концентратора при малой протяженности зоны упрочнения впадины // Оптимизация технологических процессов по критериям прочности / УАИ. Уфа, 1987. — С. 49 — 53.
- Павлов В.Ф., Столяров А. К., Павлович Л. И. Исследование остаточных напряжений в концентраторах методом конечных элементов // Проблемы прочности. 1988. — № 8. — С. 110 — 113.
- Павлов В.Ф., Столяров А. К., Павлович Л. И. Исследование остаточных напряжений в резьбе болтов по первоначальным деформациям // Проблемы прочности. 1987. — № 5. — С. 117 — 119.
- Папшев Д. Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхности пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. — 152 с.
- Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений. Графики и формулы для расчета конструктивных элементов на прочность. М.: Мир, 1977.-302 с.
- Петриков З.Г. Некоторые закономерности процесса накатывания резьбы роликами // Вестник машиностроения. 1983. — № 5. — С. 69 — 71.
- Писаренко Г. С., Агарев В. А., Квитка А. А. Сопротивление материалов. -Киев: Вища школа, 1986. 775 с.
- Поздеев А.А., Няшин С. И., Трусов П. В. Остаточные напряжения (теория и приложения). М.: Наука, 1982. — 110 с.
- Поляков С.Н. и др. Методы построения и анализа истинных диаграмм растяжения / Поляков С. Н., Кудлай А. С., Наугольникова Л. М., Нечипоренко М. Т. // Заводская лаборатория. 1966. — № 6. — С. 741 — 744.
- Поляков С.Н., Наугольникова Л. М., Кудлай А. С. О методике анализа истинных диаграмм растяжения // Заводская лаборатория. 1969. — № 3. -С. 347−349.
- Прокопенко А.В., Торгов В. Н. Поверхностные свойства и предел выносливости металла. Сообщение 1. Зависимость предела текучести от глубины слоя // Проблемы прочности. 1986. — № 4. — С. 28 — 34.
- Работнов Ю.М. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988.-712 с.
- Ратич Л.В., Баранович С. Т. Об эффективном коэффициенте концентрации напряжений для круговых образцов с глубокой выточкой. Концентрация напряжений. Киев: Наукова думка, 1971. — Вып.З. — С. 98−101.
- Серебренников Г. З. Определение концентрации остаточных напряжении на дне кругового надреза // Заводская лаборатория. 1969. -№ 11.-С. 1381 — 1385.
- Смелянский В.М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин при обработке ППД // Вестник машиностроения. 1982. — № 11. -С. 19−22.
- Сургутанова Ю.Н. Закономерности формирования остаточных напряжений в неоднородном поверхностном слое. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. / -Самара, 2001. — 185 с.
- Терентьев В.Ф. К вопросу о природе физического предела текучести и хрупкого разрушения//ДАН СССР. 1969.-Т. 185. -№ 1.- С. 83 -86.
- Терентьев В.Ф. Модель физического предела усталости металлов и сплавов//ДАН СССР. 1969.-Т. 185.-№ 2.-С. 324−326.
- Терентьев В.Ф., Махутов Н. А., Пойда В. Г., Щербин A.M. Влияние поверхностных слоев и старения на эффект Баушингера при малоцикловом нагружении // Усталость металлов и сплавов. Кн. Института металлургии им. А. А. Байкова. М.: Наука, 1971. — С. 41 -48.
- Технологические остаточные напряжения / Под ред. А. В. Подзея М.: Машиностроение, 1973 -216 с.
- Тимошенко В.А., Ермилов В. В., Брухис М. М. Вдавливание единичной неровности в пластическое полупространство // Трение и износ. 1982. — Вып. 3. -№ 5. — С. 813 — 820.
- Тимошенко С.П., Гудьер Д. М. Теория упругости. М.: Наука, 1979. -560 с.
- Толутис К.Б., Терентьев В. Ф., Вилис М. С. Влияние упрочнения поверхностного слоя на вид диаграммы растяжения и прочностные свойства малоуглеродистой стали // Физика и химия обработки материалов. 1975. — № 1. — С. 77 — 83.
- Точилкин А.А., Иосилевич Г. Б., Петриков В. Г. Исследование технологии накатывания точной резьбы круглыми роликами. М.: Машиностроение, 1978. -24 с.
- Туровский M. JL, Шифрин И. М. Контроль режимов обкатывания роликами // Вестник машиностроения. — 1969. — № 6. — С. 55 58.
- Туровский M. JL, Шифрин М. М. К вопросу о стабильности свойств упрочненного материала в эксплуатационных условиях // Проблемы прочности. 1983.- № 5. -С. 106−111.
- Христенко Н.Н., Томенко Ю. С. Аналитическое описание кривых упрочнения // Проблемы прочности. 1981. — № 10. — С. 51 — 55.
- Чена П.А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. Минск: Наука и техника, 1981. — 128 с.
- Шабалин В.М. О механизме пластической деформации металлов // ДАН СССР. 1962. — Т. 144. — № 3. — С. 551 — 553.
- ИЗ. Шатунов М. П., Иванов С. И., Филатов А. П. Концентрация остаточных напряжений, вызванных изотропной первоначальной деформацией // Вопросы прикладной механики в авиационной технике / КуАИ. -Куйбышев, 1975. Вып. 77. — С. 37 — 43.
- Шашин М.Я., Капралов В. М. Оценка предполагаемой эффективности упрочнения ППД на основе обобщенных параметров // Вестник машиностроения. — 1977. № 4. — С. 53 — 55.
- Ярославцев В.М., Симонов А. К. Расчет толщины поверхностного слоя при выглаживании // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1981. — № 9. -С. 106−111.
- Atkins A.G. Topics in Indentation hardness // Metal. Scl. 1982. — 16. — № 3. -P. 127- 137.
- Bordakov S.A. Use of mathematical modeling of the mechanics of residual stresses for forecasting a limit of endurance of details on formation of a crack // International journal «Engineering & automation problems» 1999, № 3. P. 63−68.
- Butler J.P. Effect of buders front number on the yield point Jf Iron // Acta metallurgika. 1962. — V. 10. — P. 245 — 258.
- Cheng W., Finnic T. Examination of tbe computational model for the layer-removal method for residual-stress measurement // Exp. Mech, 1986. — P. 150- 154.
- Conrad H., Fenerstein S., Rice. Effect of grain size on the dislocation density and flow stress of niobium // Mater. Scl. Eng. 1967. — № 3. — P. 157 — 168.
- Henderer F. MetaUkundllche Untersuchungen Liber das Ermudungvorhalten heterogener Stahigefuge // Schwelz. Arch, angew. Wiss und Techn. 1971. -V. 37. -№ 1. — P. 1 — 13.
- Mlyazaki S., Shidata K., Fusita H. Effect of specimen thickness on mechanical properties of polycrystalllne aggregates with varlons grain sizes // Acta metallurgies 1979. — V. 27 — № 5. — P. 855 — 862.
- Neuber H. Kerbspannung slehre. Springer-verlag, 1958, 341 p.
- Schilling C.G. End Effects for Residual Stresses in Bars // J. Eng. Mech. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng. 1981. — Vol. 107. — P. 813 — 826.
- Yamada Y., Yoshimura N., Sakural T. Plastic stress-strain matrix and Its application for the solution of elastic-plastic problems by the finite element method// International Journal of mechanics sciense. 1968. — V. 10. — № 5. -P. 343−354.