Применение обратного анализа для определения реологических констант материалов по результатам тестовых формовок круглых мембран

И.Ю. Захарьев1, С.А. Аксенов1, И.В. Логашина1
1Научный Исследовательский Университет Высшая Школа Экономики
Аннотация
Работа посвящена проблеме определения реологических характеристик материалов по результатам тестовых формовок листовой заготовки в цилиндрическую матрицу. Данная информация о материале используется при проектировании процессов газовой формовки изделий аэрокосмической отрасли. Реализация таких процессов требует соблюдения оптимальных технологических режимов, при расчетах которых необходимо адекватно описывать свойства материала, находящегося в состоянии пластического течения. Недостатком классической экспериментальной методики по растяжению плоских образцов является то, что полученная информация описывает формоизменение материала в условиях одноосного растяжения, нехарактерных для процессов газовой формовки. Рассматриваемая в работе экспериментальная методика по формовке круглых мембран позволяет исследовать поведение материала в условиях двухосного растяжения. Интерпретацию результатов тестов предлагается осуществлять посредством обратного анализа с использованием при решении прямой задачи специальной полуаналитической модели. Ключевую роль в данной полуаналитической модели играет зависимость толщины заготовки в вершине купола от высоты подъема купола, которая учитывает влияние коэффициента скоростной чувствительности. Этот подход был применен при обработке результатов испытаний по свободной формовке промышленных алюминиевых сплавов. Полученные характеристики материалов сравнивались с характеристиками, определенными с помощью других методик, для тех же наборов экспериментальных данных, доступных в литературе. С целью оценки эффективности предложенной методики, полученные константы верифицировались c помощью конечно-элементного моделирования. Для моделирования использовался пакет программных продуктов MSC. Nastran. Результаты моделирования продемонстрировали хорошую согласованность с экспериментальными данными не только по высоте купола, но и по толщине заготовки в вершине купола.
Получена: 18 ноября 2016   Принята: 27 февраля 2017
Просмотры: 38   Загрузки: 18
Ссылки
1.
E. N. Chumachenko I. V. Logashina, I. Y. Zakhariev, Metallurgist, Pages 1 – 6 (2016) doi:10.1007 / s11015‑016‑0314‑7 (in Russian) [Е. Н. Чумаченко, И. В. Логашина, И. Ю. Захарьев Металлург. 2016. № 4. С. 102 – 105.]
2.
E. Chumachenko, E. Smirnov, M. Tsepin Superplasticity:Materials, theory, technology. –M. publishing house “Librikom” (2009) 320p. (in Russian) [Чумаченко Е. Н., Смирнов О. М., Цепин М. А.// М. Сверхпластичность: Материалы, теория, технологии. — М.: книжный дом “Либроком” 2009. 320с.]
3.
W. A. Backofen, I. R. Turner, D. H. Avery. Trans. ASM 57 (4), pp. 980 – 990. (1964)
4.
J. Hedworth, M. J. Stowell. Journal of materials science 6 pp. 1061 – 1069. (1971)
5.
Hart E. W., Theory of tensile test // Acta Metall. 15, pp. 351 – 353. (1967)
6.
T. Zagirov, A. Kruglov, F Enikeev. Industrial laboratory. Materials diagnostics. 9, 76, (2010) (in Russian) [Загиров Т. М., Круглов А. А., Еникеев Ф. У., “Заводская лаборатория. Диагностика материалов” № 9. Том 76 (2010)]
7.
D. M. Woo. Int. J. Mech. Sci. 6, pp. 303 – 317 (1964)
8.
M. Albakri, F. Abu-Farha, M. Khraisheh,// Int. J. Mech. Sci. 66. pp. 55 – 66. (2013)
9.
E. M. Taleff, L. G. Jr. Hector, R. Verma, P. E. Krajewski, J. K. Chang, Journal of Materials Engineering and Performance. 19 (4). pp. 488 – 494. (2010)
10.
S. A. Aksenov, A. V. Kolesnikov, A. V. Mikhaylovskaya, Journal of Materials Processing Technology. 237. pp. 88 – 95. (2016) Doi:10.1016 / j.jmatprotec.2016.06.003
11.
F. U. Enikeev, A. A. Kruglov, Int. J. Mech. Sci. 37. pp. 473 – 483. (1995)
12.
G. Giuliano, S. Franchitti, International Journal of Machine Tools & Manufacture. 47. pp. 471 – 476. (2007)
13.
G. Giuliano, Materials and Design. 29. pp. 1330 – 1333. (2008)
14.
G. Giuliano, S. Franchitti, International Journal of Machine Tools & Manufacture. 48. pp. 1519 – 1522 (2008)
15.
Joon-Tae, Jong-Hoon, Ho-Sung Lee, Sung-Kie Youn, Journal of Mechanical Science and Technology. 26 (7). pp. 2101 – 2105 (2012)
16.
F. Enikeev, O. Tulupova, V. Ganieva. Forging and Stamping Production. Material Working by Pressure 11, pp. 7 – 11, (2015) (in Russian) [Еникеев Ф. У., Тулупова О. П., Ганиева В. Р., «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением». 11. С. 7 – 11. (2015)]
17.
D. Sorgente, L. Tricarico, International Journal of Material Forming. 7. pp. 179 – 187. (2014)
18.
G. Y. Li, M. J. Tan, K. M. Liew, J. Mater. Process. Technol. Vol.150. pp. 76 – 83. (2004)
19.
S. A. Aksenov, E. N. Chumachenko, A. V. Kolesnikov, S. A. Osipov, Journal of Materials Processing Technology. 217. pp. 158 – 164. (2015)
20.
J. R. Bradley, Bulge Testing of Superplastic AA5083 Aluminum Sheet in: E. M. Taleff, P. A. Friedman, P. E. Krajewski, R. S. Mishra, J. G. Schroth (Eds.) Advances in Superplasticity and Superplastic Forming. The Minerals, Metals & Materials Society (TMS), Charlotte, North Carolina, USA. 2004. pp. 109 – 118.
21.
F. Jovane, Int. J. Mech. Sci. 10. pp. 403 – 424. (1968)
22.
S. Yu-Quan, Z. Jun, Mater. Sci. Eng. 84. pp. 111 – 125. (1986)