JOURNAL - Ð¢ÐµÑ Ð½Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸ Университет - София - Филиал Пловдив

- 21 -
2. Постановка на изследването
2.1. Методи за определяне на остатъчните напрежения
За определяне на остатъчните напрежения след студено разширение на отвори, могат
да се приложат аналитични [15], числени [1,4,7,11], и експериментални [20,21] методи.
Използването на аналитичните методи за решаване на конкретната инженерна задача
е неприемливо поради следните причини:
имат ограничени обекти на приложение – ососиметрични модели [19], или модели
тип “диск” с безкрайно големи размери [22];
приета е постановката за еднакви осови напрежения, т.е. не е възможно да се
определи съществуващия в действителност осов градиент на остатъчните напрежения.
От голямото разнообразие експериментални методи най-авторитетен в световен
мащаб е методът x-ray diffraction [21] – практически единственият безразрушителен метод.
Независимо от неговата авангардност, приложението му е ограничено поради невъзможността
за измерване на остатъчните напрежения по направление образуващата на отвора,
както и тези, отнасящи се до точки, намиращи се на дълбочина, по-голяма от 0 .1 mm .
Числените симулации предоставят най-големи възможности за придобиване на
широк спектър от информация при провеждане на инженерни изследвания от такъв
характер. Единствената възможност, обаче, за оценка адекватността на крайно-елементните
модели [7, 11], е сравнение между резултатите от численото решение и експериментално
получените. Следователно базовият вид методи за определяне на остатъчните
напрежения са експерименталните.
Като се имат предвид горните основания, в настоящето изследване е процедирано
по следния начин:
Изработен е стоманен образец без фаски по технология, включваща райбероване
на отвора и премахване на всички остатъчни напрежения с изключение на тези от студеното
разширение. Определено е полето на остатъчните напрежения върху челните му повърхнини,
като е използван метода x-ray diffraction. Измерванията са извършени в лабораторията
по рентгено-структурен анализ, катедра “Инженерство на твърдото тяло”, в Чешкия
технически университет в Прага [16];
Разработен е базов ососиметричен крайно-елементен модел (с отвор без фаски), адекватността
на който е потвърдена чрез сравняване на резултатите с тези, получени чрез метода
x-ray diffraction [17]. На основата на този модел е проведено настоящото изследване.
2.2. Особености на крайно-елементния модел [17]
Материалът на заготовката е средно въглеродна стомана с химичен състав в %:
C - 0.45; S - 0.04; Mn – 0.68; Si – 0.3. Експериментално получената условна диаграма
е показана на фиг. 1. Експериментът е проведен в лабораторията по “Изпитване
на металите” в ТУ – Габрово. На фиг. 2 е показана линеаризирана диаграма ,
използвана в КЕ симулация. Модулът на Young e Е=2x10 11 Pa, а коефициентът на
Poisson е =0.29. Приложенн е критерий за пластичност по Von Mises и изотропно уякчаване.
Инструментът е моделиран като идеално твърдо тяло (analytical rigid), a образеца
– като твърдo деформируемo тяло с механични характеристики в съответствие с фиг. 2.
Като е изходено от физическата природа на процеса, между транслационно
движещия се инструмент и образеца е дефиниран тангенциален контакт с коефициент
на триене при плъзгане 0.05, предвид наличието на мажеща течност, както и нормален
контакт. Между образеца и опората е дефиниран тангенциален контакт с коефициент на
триене при плъзгане 0 . 15 (сухо триене) и нормален контакт с възможност за отделяне.
Copyright 2006 by Technical University at Plovdiv, Plovdiv, BULGARIA. ISSN 1310 - 8271