Дослідження розподілу напружень у зоні передруйнування при реалізації безвідходних процесів розділення сортового прокату на мірні заготовки
DOI:
https://doi.org/10.37142/2076-2151/2025-1(5)125Ключові слова:
ломка згином, крихкість, пластичність, накопичення пошкоджень, зона передруйнування, тріщина, міцність.Анотація
Карнаух С. Г., Марков О. Є. Дослідження розподілу напружень у зоні передруйнування при реалізації безвідходних процесів розділення сортового прокату на мірні заготовки
Метою роботи є дослідження процесу розділення сортового і трубного прокату з використанням відомих моделей розподілу напружень у зоні передруйнування та теоретичного моделювання процесу розділення з використанням методу скінченних елементів. На підставі аналізу відомих моделей виявлена модель, яка описує розподіл напружень в зоні передруйнування за допомогою двопараметричної нелінійної функції, що складається з двох частин: статечної, яка описує зміцнення матриці матеріалу, і експоненціальної, яка описує особливості накопичення пошкоджень у матеріалі з урахуванням виду напруженого стану та напрацювання. Застосування даної моделі дозволило отримати коректні результати напружень у зоні передруйнування для матеріалів у пластичному (Сталь 20), пружно-пластичному (Сталь 45, Сталь 40Х) та крихкому (Сталь 60С2) станах, які підтверджуються результатами моделювання процесів розділення за схемою триточкової холодної ломки згином з використанням програмного комплексу Deform. Розбіжність величин напружень у зоні передруйнування, розрахованими за відомою моделлю і з використанням програмного комплексу Deform становить . Значна розбіжність результатів пояснюється тим, що критерій Бріджмена малопридатний для зразків з гострими надрізами, що відповідає ефективному концентратору напружень при реалізації триточкової холодної ломки згином. При цьому максимальні значення похибок основних параметрів напружень при трьохосному, двохосному та одноосному напружених станах можуть складати до (60...70)%. Отримані результати можуть бути використані для автоматизації проектування процесів розділення сортового і трубного прокату на підставі накопичення даних та створення інформаційних банків із розрахунковими і методичними рекомендаціями, схемами деформування.
Посилання
Karnaukh S. G. Improvement of waste-free methods of separating rolled products and equipment for producing high-quality blanks: monograph. Kramatorsk: DSMA. 2010. 196 p., ISBN 978-966-379-463-1 (in Russian).
Karnaukh S. G., Markov O. E., Aliieva L. I., Kukhar V. V. Designing and researching the equipment for cutting by breaking of rolled stock. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020. 109. 9–12, pp. 2457–2464, https://doi.org/10.1007/s00170-020-05824-7.
Chausov M. G., Marushchak P. O., Pylypenko A. P., Khabursky Ya. M. Influence of dynamic non-equilibrium processes on the mechanical properties and corrosion resistance of titanium alloy. Physical and chemical mechanics of materials. 2017. 53, 6. pp. 23–29 (in Ukrainian).
Karnaukh S. G., Markov O. E., Kukhar V. V., Shapoval K. V. Research of the rolled stock separating into workpieces using breaking by bending with dynamic and static-dynamic force. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. 120, pp. 2763–2776, https://doi.org/10.1007/s00170-022-08902-0.
Rice J. R., Tracey D. M. On the ductile enlargement of voids in triaxial stress fields. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1969. 17(3). pp. 201–207.
Worswick M. J., Pick R. J. Void growth and constitutive softening in a periodically voided solid. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1990. 38(5). pp. 601–625.
Besson J., Steglich D., Brooks W. Modeling of crack growth in round bars and plane strain specimen. International Journal of Solids and Structures. 2001. 38(46-47). pp. 8259–8284.
Barenblatt G. I. Mathematical theory of equilibrium cracks formed during brittle fracture. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 1961. 4. pp. 3–57 (in Russian).
Leonov M. Ya., Panasyuk V. V. Development of the most significant cracks in a solid. Applied Mechanics. 1959. 5. 4. pp. 391–401 (in Russian).
Volkov S. D., Dubrovina G. I., Sokovnin Yu. P. On the boundary value problem of fracture mechanics. Problems of Strength. 1978. 1. pp. 3–7 (in Russian).
Chausov N. G., Bogdanovich A. Z. Modeling the kinetics of material deformation in the pre-fracture zone. Problems of Strength. 2003. 2. pp. 54–65 (in Russian).
