Вплив складного перерізу заготовки та зміцнення металу на напружено-деформований стан при згині
DOI:
https://doi.org/10.37142/2076-2151/2025-1(54)40Ключові слова:
нейтральна поверхня, полоса, радіус нейтральної поверхні, складний переріз, метод скінченних елементів, напружено-деформований стан.Анотація
Тітов В. А., Сохан Д. В., Балушок К. Б. Вплив складного перерізу заготовки та зміцнення металу на напружено-деформований стан при згині
Стаття присвячена теоретичному аналізу процесу гнуття полоси складної форми з металів, що зміцнюються. Основною метою дослідження є визначення величини радіусу нейтральної поверхні у перерізах складної форми. Застосовані припущення про пластичність матеріалу, а також про плоский деформований стан та об’ємний напружений стан, дозволили розглянути процес гнуття в поперечному перерізі заготовки. З урахуванням цих особливостей були запропоновані основні рівняння для визначення нейтральної поверхні. Отримані результати дозволяють описати процеси гнуття, що спрощує аналіз та розрахунок виникнення дефектів при проектуванні процесів виготовлення деталей.
Розглянута структурна науково-прикладна задача ідеально-пластичного згину на ребро в холодному стані з алюмінієвих сплавів системи Al-Mg плоскої штаби на прикладі типової деталі газо-турбінного двигуна лопатка реверса з поперечним аеродинамічним перерізом заготовки типу «крило». Запропонована структура комплексного процесу формоутворення лопатки з штаби з складним перерізом. На основі аналітичного огляду наукових публікацій та поставленої науково-технічної задачі обґрунтована необхідність врахування впливу зміцнення металу та складного перерізу заготовки на положення нейтрального шару для забезпечення точності визначення напружено-деформованого стану в осередку деформації. На основі отриманих гіпотез та припущень отримано рівняння, яке враховує ступеневий коефіцієнт зміцнення, а також параметри поперечного перерізу заготовки.
Посилання
Weijie Ren, Ilaji Li, Enlong Xin. Texture dependent shifting behavior of neutral layer in bending of magnesium alloys. Scripta Materialia. Vol. 170, 2019, pp. 6–10. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2019.05.028
Frank Vollertsen, Axel Springer, Horst Arnet. Extrusion, channel, and profile bending: latest findings and results. Journal of Materials Processing Technology. Vol. 87, 1999, pp. 1 – 27. DOI: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(98)00339-2
M. Reigl, H. Lippmann, P. Mann, Air bending as a numerically controlled forming process to produce U-shaped bars, J. Metals Sci. Technol. Vol. 45, 1994, pp. 389 – 394.
M. Reigl, H. Lippmann, P. Mann, Endgestuetztes freies Biegen von Staben-ein neues Verfahrensprinzip und seine Anwendungen, Blech Rohre Profile. Vol. 39, 1994, pp. 54 – 58.
H. Arnet, M. Geiger, Controlled section bending by using a neural network, In: Proceedings of the 29th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems, Osaka, Japan, 1997, pp. 108–113
H. Arnet, M. Geiger, F. Vollertsen, Section bending of a rigid roller on an elastic pad, in: U.P. Reissner, M. Muller-Duysing, Determining the bendability of aluminum alloy shapes for section forming, Journal of Materials Science, University of Ulster, 1997, pp. 451–461.
O. Hasegawa, H. Nishimura, Enhancement of flowability of aluminum alloy extruded shapes in press bending, in: T. Altan (Ed.), Advanced Technology of Plasticity. Vol. I, 1996, pp. 5091–5102.
O. Hasegawa, H. Nishimura, Formability of extruded square tubes in bending process, in: T. Altan (Ed.), Advanced Technology of Plasticity. Vol. I, 1996, pp. 623–626.
A. Adelhof, Development of workability of extruded square tubes in bending process, in: T. Altan (Ed.), Advanced Technology of Plasticity. Vol. I, 1996, pp. 509–514.
J. Reigl, Controlled section bending using neural networks, U.P. Reissner. Journal of Applied Manufacturing Science, 1998, pp. 405–413.
A. Adelhof, M. Kleiner, M. Liewald, Flexibles Rundbiegen von Rechteck- und Profilquerschnitten um elastische Bauteile, Blech Rohre Profile. Vol. 39, 1998, pp. 620–625.
W. Spa"th, Automatisches Profilbiegen. Werkstatt Ber. Vol. 1205, 1998, pp. 375–378.
H. Arnet, Controlled section bending using a neural network, in: Proc. of the 29th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems, Osaka, Japan, 1997.
U. Heissner, M. Mu”ller-Duysing, Determining the bendability of aluminum alloy shapes for section forming. Journal of Materials Science. University of Ulster, 1997, pp. 451–461.
O.P. Ostash, R.V. Chepil, V.A. Titov, S.L. Polivoda, V.Ya. Podhurska Strength and Cyclic Fracture Toughness of Thermo-Deformed Al-Mg-Sc System Alloys. Physical and Chemical Mechanics of Materials. 2021. Vol. 57, No. 3. pp. 118–125 (in Ukrainian).
Ostash O.P., Polivoda S.L., Chepil S.L., Titov R.V., Voron V.A.I., Golovchuk M.M. Influence of Rare-Earth Metals on the Structure and Properties of Cast and Deformed Alloys of the Al-Mg-Cr-Sc-Zr System. Materials Science. 2022. P. 846-857
Ostash O.P., Chepil R.V., Titov V.A., Polivoda S.L., Voron M.M., Podhrushar Ya. Strength and Cyclic Crack-Growth Resistance of Thermally Deformed Alloys of the Al-Mg-Sc System. Materials Science. Vol. 57, pp. 413–421 (2021).
Orlyuk M.V. Investigation of the Free Bending of a Reversing Turbine Blade. Materials working by pressur. 2015. No. 1 (40) (in Ukrainian).
Titov V.A., Garanenko T.R. Experimental–Analytical Method for Constructing. Material Deformation Curves in Bending Tests. Part 1. Materials working by pressure. 2015. No. 2. pp. 74–80 (in Ukrainian).
