Математическое моделирование процессов пластического течения металлических материалов при действии высокоэнергетического импульсного тока
Диссертация
Исследования проводились: в соответствии с планом подготовки диссертационной работы на соискателя ученой степени кандидата технических наук в «МАТИ-РГТУ им. Циолковского» — в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 — 2013 годы (ГК № П653 от 10.09.09) — в кооперации с Институтом проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН (ИПМех РАН). Построена… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
- 1. 1. Метод воздействия высокоэнергетическим импульсным током
- 1. 2. Исследование механизмов действия высокоэнергетического импульсного тока в процессах пластической деформации
- 1. 3. Методика повышения прочностных характеристик металлических материалов
- 1. 4. Постановка задачи исследования
- ГЛАВА II. ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ТЕЧЕНИЯ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА
- 2. 1. Определяющее уравнение
- 2. 2. Методика проведения экспериментов по определению неизвестных параметров
- 2. 3. Методика проведения экспериментальной проверки определяющего уравнения
- 2. 4. Выводы по главе II
- ГЛАВА III. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
- 3. 1. Модернизация расчетного комплекса DEFORM
- 3. 2. Упругопластическое течение среды при действии импульсного тока в условиях плоско-деформированного состояния
- 3. 3. Упругопластическое течение среды в условиях трехмерного деформированного состояния
- 3. 4. Выводы по главе III
- ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
- 4. 1. Экспериментальная проверка численной модели трехмерного деформированного состояния
- 4. 2. Технологические рекомендации по получению листов с заданными характеристиками пластичности и прочности
- 4. 3. Выводы по главе IV
Список литературы
- Song Н., Wang Z., Gao Т. Effect of high density electropulsing treatment on formability of TC4 titanium alloy sheet // Trans. Nonferrous Met. Soc. China 17(2007) 87−92
- Беклемишев H.H., Веденяпин E.H., Шапиро Г. С. Влияние импульса тока на ресурс пластичности проводящих материалов // Известия АН Арм. ССР, сер. технических наук, т.38, № 4, 1985 г., 25−28с.
- Троицкий О.А., Исследование электропластической деформации металла методами релаксации напряжений и ползучести // ДАН СССР, 1976 г., в. 226, № 6, 802−806 с.
- Stepanov G. V., Babutskii A. I. Effect of electric current on stress relaxation in metal // Strength of Materials, Vol. 28, No. 2, 1996, 125−128
- Stolyarov V., et al // J. of High Pressure Physics and Technique, 4, 16 (2006) 64−67
- Zhang W, Zhao W S, Li D X and Sui M L 2004 Martensitic transformation from a-Ti to (3-Ti on rapid heating // Appl. Phys. Lett. 84(24) 4872−4874
- Zhang W., Wu B, Zhao W S, Li D X and Sui M L 2006 Formation of novel beta-Ti martensites in Ti-6AWV under an electric-current-pulse heat treatment Materials Science and Engineering A 438—440 320−323
- Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение, Энергия, М., 1965 г., 552с.
- Троицкий О.А. Электропластический эффект, ЖЭТФ, 1969г., вып. 10, № 1, 18−20
- Батароиов И. Л., Батенко Т. А., Рощупкин А. М. О линейном отклике дислокационного ансамбля на импульсное воздействие. Изв. АН, сер. Физическая, т. 61, № 5, с.877−885
- Батаронов И. Л., Рощупкин А. М. К электронной теории динамического пинч-эффекта в металлах, Изв. ВУЗов, Черная металлургия, 1993, № 8, с. 61−64
- Троицкий О.А., Баранов Ю. В., Кирьянчев Н. Е., Опимах Б. Н., Балдохин Ю. Е., Колотыркин П. Я. Структурное и физико-механическое исследование стальной проволоки 12Х18Н10Т после электропластического волочения, ФММ, 1986, т. 62, в.1, стр 137−201
- Мутовин В.Д., Климов К. М., Трахониотовская О. В., Нефедов В. И., Новиков И. И., Зарапин Ю. Л., Шнырев Г. Д. Изготовление вольфрамовой плющенки методом электропластической прокатки проволоки, Металлы, 1978, № 4, стр. 125−129
- Климов К.М., Шнырев Г. Д., Новиков И. И., Исаев А. В., Электропластическая прокатка проволок в ленту микронных сечений из вольфрама и его сплавов с трением, Известия АН СССР, сер. Металлы, 1975 г., № 4, стр. 143−145
- Беклемишев Н.Н. Пластичность и прочность металлических материалов с учетом импульсного воздействия высокоэнергетического электромагнитного поля, Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук, М., 1986
- Proceedings of China-Russia Symposium «Electroplastic effect in metals», Novokuznetsk 2007
- Сборник материалов 2ой Международного Российско-китайского семинара 26−29.05.09 «Влияние электромагнитных полей на структуру и характеристики материалов», Москва, ИМаш РАН, 2009, с.42−43
- Molotskii M.I., Theoretical basis for electro- and magnetoplasticity, Materials Science and Engineering: A. 2000. T. 287. № 2. C. 248−258
- Conrad H. Electroplasticity in metals and ceramics. Materials Science and Engineering AVolume 287, Issue 2, 15 August 2000, Pages 276−287
- Conrad H. Effect of an electric field on the plastic deformation kinetics of electrodeposited Cu at low and intermediate temperatures Acta Materialia, Volume 50, Issue 11, 2002, Pages 2851−2866
- Xu Z, Tang G, Ding F, Tian S and Tian H 2007 The effect of multiple pulse treatment on the recrystallization behavior of Mg-3Al-lZn alloy strip. Appl. Phys. A 88 429−433
- Pinchook A. I., Savenko V. S. (1999) Electroplastic effect under the simultaneous superposition of electric and magnetic fields, J. Appl. Phys. 86, 2479
- Guoyi T. et al ., Experimental study of electroplastic effect on stainless steel wire 304L,, Materials Science and Engineering A, Volume 281, Issues 1−2, 15 April 2000, Pages 263−267
- Коновалов C.B., Данилов В. И., Зуев Л. Б., Филипьев Р. А., Громов В. Е. О влиянии электрического потенциала на скорость ползучести алюминия, Физика твердого тела, 2007, Том 49, Номер 8, с.34−67
- Мальцев И.М. Электропластическая прокатка металла с током высокой плотности, Известия высших учебных заведений, цветная металлургия, 2008, 3 (май), 34−38
- Stashenko V.I., Troitskii О.А., Novikova N.N., 2009, Electroplastic drawing of a cast-iron wire// Journal of Machinery Manufacture and Reliability Volume 38, Number 2, pp 182−184
- Мальцев И.М., Механические свойства металлов после электроимпульсной прокатки, Вопросы материаловедения. 2005. № 4. С. 5−11
- Батаронов И. JI. Механизмы влияния электрического поля и электрического тока на пластическую деформацию металлов, Автореферат докторской диссертации, Воронеж, 2000 г., ВГТУ
- Ю.В. Баранов, O.A. Троицкий, Ю. С. Абрамов, А. Д. Шляпин, Физические основы электроимпульсной и электропластической обработок и новые материалы, Москва, 2001, стр.189
- Пасечник Н.В., Зарапин Ю. Л., Чиченев H.A., Производство прецизионной ленты из труднодеформируемых материалов электропластической деформацией, Москва, «Металлургия», 1997
- Громов В.Е., Целлермаер В. Я., Базайкин В. И., Электростимулированное волочение: анализ процесса и микроструктура. Москва, «Недра», 1996, стр. 160
- Громов В.Е., Закономерности электростимулирования пластичности металлов и сплавов, Автореферат докторской диссертации, Томск, Институт физики и прочности и материаловедения, 1992
- Пасечник Н.В., Зарапин Ю. Л., Чиченев H.A., Производство прецизионной ленты из труднодеформируемых материалов электропластической деформацией, Москва, Металлургия, 1997
- Громов В.Е., Целлермаер В. Я., Базайкин В. И., Электростимулированное волочение: анализ процесса и микроструктура, Москва, Недра, 1996, стр.160
- Троицкий O.A., Перлович Ю. А., Сикоров В. Н., Круглов Б. А., Костышев A.JL, Никитенко Ю. В., Липянко И. А., Исаенкова М. Г., Особенноститекстурирования в меди при электропластической прокатке, ФММ, № 5, 1991, стр. 185−189
- Jacson W.B., Transverse flux induction heating of flat metal product, Congress UIE, 1972,1034−1042 pp
- Столяров B.B. Сборник материалов 2ой Международного Российско-китайского семинара 26−29.05.09 «Влияние электромагнитных полей на структуру и характеристики материалов», Москва, ИМаш РАН, 2009, с.42−43
- Stolyarov V., et al, Phys.Met.Metallorg, 100, 6(2005), 91−102
- Stolyrov V., Deformability and Nan structuring of TiNi shape-memory alloys during electroplastic rolling. Materials Science and Engineering: A, 503 (2009), 12,18−20
- Махутов H.A., Акиныиин B.C., Беклемишев H.H., Повышение прочности и безопасности несущих элементов импульсами электрического тока. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях, 2003−04, вып. З, стр. 36−58
- Беклемишев H.H., Доронин Ю.Л, Порохов В. А., Перлович Ю. А. Влияние текстуры на анизотропию механических свойств листов из стали 12Х18Н10Т, подвергнутой обработке ВЭМП. Препринт № 426, Институт машиностроения, 20 стр., 2004
- Махутов H.A., Беклемишев H.H., Акиньшин B.C., Веденяпин E.H. и др. Изменение локальных и интегральных свойств импульсами электрического тока. Глава 7 в кн. «Научные основы повышения малоцикловой прочности», М.: Наука, 2007
- Долженков Ф.Е., Коновалов Ю. В., Носов Г. Н. и др. Повышение качества толстых листов. М., Металлургия, 247с, 1984
- Машкин Л.Ф., Натапов A.C. Экспериментальное исследование формоизменения при прокатке листов с односторонним рифлениемнезамкнутого контура. Металлургия и коксохимия.: Респ. Межвед. научн. -техн. Сб., вып.78, с.44−47, 1982
- Ф. Р. Карелин и др. Продольная прокатка в геликоидальных валках // Сталь.-2011.-N3.-С. 31−33
- Овчинников И. В., Влияние воздействия электротока на пластичность металлов., Диссертация на соискание уч. степ, к.ф.м.н., М., 1969 г., 123с.
- Беклемишев H. Н., Веденяпин E.H., Шапиро Г. С. О законе деформирования проводящих материалов при действии импульсного электрического тока. МТТ, № 6, 1983, с. 151−155
- Смирнов-Аляев Г. А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. 3-е изд., перераб. и доп. Д.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1978 г., 368с.
- Бабкин A.B., Селиванов В. В. Основы механики сплошных сред. — М.: Издательство МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2006, сс.242−248, сс.291−326
- Xu Q., Guan L., Jiang Y., Tang G., Wang S. Improved plasticity of Mg-Al-Zn alloy by electropulsing tension / Materials Letters 64 (2010) 1085−1087
- Ion S.E., Humphreys F.J., White S.H. Acta Metall 1982- 30:1909−19
- Yin D.L., Zhang K.F., Wang G.F., Han W.B. Mater Sei Eng A 2005- 392:320−5
- Agnew S.R., Duygulu O. Mater Sei Forum 2003- 419:177−88
- Цхондия Г. А. Исследование процесса прокатки в валках с геликоидальной поверхность бочки. Дипломная работа на квалификацию инженер по специальности «Обработка металлов давлением», РГТУ -«МАТИ» им. Циолковского, 2008 г.
- Коломиец A.B., Цхондия Г. А. Влияние высокоэнергетического электромагнитного поля на свойства материалов, XXXIV Гагаринские чтения, М.: МАТИ, 2008 г, 2с
- Цхондия Г. А. Моделирование релаксации напряжений в условиях термического всплеска индуцированного импульсом тока, Вестник МАИ, Т.17, № 5, 2010, сс.219−224
- Байдалинов Т.И., Цхондия Г. А. Моделирование влияния деформационной электроимпульсной обработки на процесс динамической рекристаллизации, XXXVIIГагаринские чтения, М.: МАТИ, 2011 г, 2с
- Рис. 48. Распределение поля сжимающих напряжений при моделировании плоской прокатки для сплава ЛС59, Еи = о. 1, р = 0.5
- Рис. 49. Распределение электрического поля (плотность тока) при моделировании плоской прокатки для сплава ЛС59, £н = о. 1, (3 = 0.5
- Strain Effective (mm/mm) 0.3160.2761. V=10 000 .y 0.316 Max1. x
- Рис. 50. Распределение поля деформаций при моделировании плоской прокатки для сплава ЛС59, Еи = 0.2, /3 = 5
- Stress Effective (МРа) 84.51.х
- Рис. 51. Распределение поля напряжений при моделировании плоской прокатки для сплава ЛС59, Ен = о.2, /3 = 5
- Рис. 62. Распределение поля напряжений при моделировании геликоидальной Прокатки ДЛЯ СПЛава ЛС59, Нвн = со = 4рад/сек
- Рис. 63. Распределение поля напряжений после кантовки заготовки на 180°и повторного прохода при моделировании геликоидальной прокатки для сплава ЛС59, Инн = Ъмм, со = 4рад/секду. д\.дх дуду ^ —- + —ду дх0,01. И.5)и.6)11.7) (и.8а)
- Представляя уравнения (и.1) и (и .2) в напряжениях, получим= 0, (ш.1)дх ду1 = 0. (¡-¡-¡-.2)ду дх
- Вычитая из уравнения (п.4) уравнение (и.З), деля получившееся на уравнение (и.6), представляя результат в напряжениях, имеем
- Ууу-е™ = дуу/ду-дух/дх 2-стху дуу/дх + дуу/ду'
- Уравнение (п.5) эквивалентно уравнению несжимаемости (и.7)4 дУУ Л &bdquo-ч0 (ш.4)йх ду
- Наконец, уравнение (п.8а), представленное в напряжениях, принимает вид4о^/3. (Ш.5)
- Распределение напряжений для различных сечений при моделировании плоской прокатки с действием высокоэнергетическогоимпульсного тока1. У, мм.1. Стхх, МП а.1510 5 0 -5 -10 -15ст", МП а.15 У, мм. 20
- Рис. 64. Распределение растягивающих напряжений для различных сечений для сплава ВТ16: (а) е&bdquo- = 0.1, а 0.6 = 5, б) ен =0.15, а = 0.6,(3 = 5ст^, МП а. б1. У. мм. тср, МП а. 41. У, мм.
- Рис. 64. Распределение среднего напряжения для различных сечений для сплава ВТ16: (а) Е&bdquo- = 0.15, а = 0.6,/? = 5, (б) ен = 0.15, а = 0.7 ,/? = 5