Новая методика идентификации определяющих соотношений по результатам технологических экспериментов

О.П. Тулупова1, В.Р. Ганиева1, А.А. Круглов1,2, Ф.У. Еникеев1
1Уфимский государственный нефтяной технический университет, ул. Космонавтов, 1, 450062, г.Уфа
2Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Ст. Халтурина, 39, 450001, г.Уфа
Аннотация
Предложена методика, позволяющая искать решение обратных задач идентификации определяющих соотношений по результатам технологических экспериментов. В методике использованы разработанные упрощенные математические модели технологических процессов обработки давлением, построенные на основе безмоментной теории оболочек, позволяющие вычислять постоянные материала K и m, входящие в определяющее соотношение сверхпластичности Бекофена, по результатам экспериментов, которые проводятся непосредственно на технологическом оборудовании. Методика отличается от известных, тем, что для ее реализации достаточно результатов только двух тестовых формовок полусферических куполов при постоянном значении давления газа. Набор экспериментальных данных включает: давление газа, время формовки и толщину в полюсе купола. Методика состоит из трех этапов: расчет начальных значений постоянных материала K и m; подбор величины показателя m* до совпадения расчетного значения толщины в полюсе купола с экспериментально полученным значением; корректировка величины постоянной К*. Конечно-элементное моделирование процесса СПФ выполнено в среде программного комплекса ANSYS. Численная модель материала рассматривается в рамках теории ползучести. Построены временные зависимости относительной высоты купола и относительной толщины в полюсе купола полусфер по приближенным формулам и в среде ANSYS. Методика проверена на примере сверхпластической формовки при двух постоянных значениях давления газа 0,5 и 0,7 МПа полусфер радиусом 35 мм из листовых заготовок титанового сплава ВТ6 (аналог Ti-6Al-4V) толщиной 1 мм в цилиндрическую матрицу диаметром 70 мм и высотой 35 мм с входным радиусом 1 мм. Температура формовки 900 °C. В результате апробации методики было получено приемлемое для инженерных расчетов согласие экспериментальных и расчетных данных.
Получена: 26 сентября 2016   Принята: 02 марта 2017
Просмотры: 224   Загрузки: 69
Ссылки
1.
W. A. Backofen, I. R. Turner, D. H. Avery. Superplasticity in an Al Zn Alloy. Trans. ASM.1964. V. 57. pp.980 – 990.
2.
Kaibyshev O. A. Superplasticity of industrial alloys. Metallurgy. 1984. p. 264. (in Russian) [О. А. Кайбышев. Сверхпластичность промышленных сплавов. Металлургия. 1984. с. 264.]
3.
F. U. Enikeev and A. A. Kruglov. An analysis of the superplastic forming of a thin circular diaphragm. International Journal of Mechanical Sciences. 1995. Vol.37. No.5. pp.473 – 483.
4.
R. A. Vasin, F. U. Enikeev, A. A. Kruglov, R. V. Safiullin. Identification of defining relations according to the results of technological experiments. Izv. RAN, Mechanics of solids. 2003. No. 2. pp. 111 – 123. (in Russian) [Р. А. Васин, Ф. У. Еникеев, А. А. Круглов, Р. В. Сафиуллин. Об идентификации определяющих соотношений по результатам технологических экспериментов. Изв. РАН, Механика твердого тела. 2003. № 2. с. 111 – 123.]
5.
S. A. Aksenov, E. N. Chumachenko, A. V. Kolesnikov, S. A. Osipov Determination of optimal gas forming conditions from free bulging tests at constant pressure. Journal of Materials Processing Technology. 2015. pp.158 – 164.
6.
F. S. Jarrar, F. K. Abu-Farha, Jr. L. G. Hector, M. K. Khraisheh. Simulation of High-Temperature AA5083 Bulge Forming with a Hardening. Softening Material Model. Journal of Materials Engineering and Performance. DOI: 10.1007 / s11665‑008‑9322‑5
7.
L. Carrino, G. Giuliano, C. Palmieri. On the optimization forming processes by the finite- elerment method. Jurnal of Meterials Processing Technology. 2003. pp. 373 – 377.
8.
F. U. Enikeev, O. P., Tulupov, V. R. Ganiev, A. K. Shmakov, A. V. Kolesnikov. Determination of the superplastic properties of aluminum alloys according to the results of the test molds round of membranes at constant pressure. KSHP. OMD. 2015. No.11. pp. 7 – 11. (in Russian) [Ф. У. Еникеев, О. П. Тулупова, В. Р. Ганиева, А. К. Шмаков, А. В. Колесников. Определение сверхпластических свойств алюминиевых сплавов по результатам тестовых формовок круглых мембран при постоянном давлении. КШП. ОМД. 2015. № 11. с. 7 – 11]
9.
G. G. Cornfield and R. H. Johnson. The Forming of Superplastic Sheet Materials. Int. J. Mech. Sci. 1970. V.12, № 6. P.479 – 490.
10.
O. P. Tulupova, A. A. Slesareva, A. A. Kruglov, F. U. Enikeev. Peculiarities of deforming a rectangular edge welded envelope made of commercial titanium alloy. Letters on materials. 2015.5 (4). pp. 478 – 481.
11.
A. Y. Samoylova, V. R. Ganieva, F. U. Enikeev, A. A. Kruglov. Analysis of the stress-strain state in the deformation zone during superplastic forming of circular membrane Part II. Modeling of the process of superplastic forming. Letters on materials. 2013. V. 3 (3). pp.252 – 256. (in Russian) [А. Ю. Самойлова, В. Р. Ганиева, Ф. У. Еникеев, А. А. Круглов. Анализ напряженно-деформированного состояния в очаге деформации при сверхпластической формовке круглой мембраны Часть II. Моделирование процесса сверхпластической формовки. Письма о материалах. 2013. т. 3 (3). pp. 252 – 256].
Цитирования
1.
Тулупова О.П., Ганиева В.Р., Круглов А.А., Еникеев Ф.У., Информационные технологии. Проблемы и решения, 218-223 (2017).