А. В. Шагунов В. И. Корольков В. В. Самохвалов
МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Конспект лекций по курсу
Математическое и компьютерное моделирование технологических процессов
Воронеж 2004
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский государственный технический университет
А. В. Шагунов В. И. Корольков В. В. Самохвалов
МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2004
2
УДК 621
Шагунов А.В., Корольков В.И., Самохвалов В.В. Методы решения задач проектирования технологических процессов обработки давлением: Учеб пособие. Воронеж: Воронеж.гос.техн.
ун-т,2004. 96 c.
В конспекте лекций рассматриваются вопросы решения задач теории пластичности применительно к основным технологическим процессам формообразования листовых материалов.
Конспект лекций соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 160200 "Авиастроение" специальности 160201 «Самолето- и вертолетостроение», дисциплине "Математическое и компьютерное моделирование технологических процессов"
Конспект лекций подготовлен в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле МатМоделТП.doc.
Ил.18. Библиогр.: 4 назв.
Научный редактор профессор В. А. Саликов
Рецензенты: ФГУП НИИАСПК (д-р техн. наук, проф. В. И.Максименков);
д-р техн. наук, проф. Д.В. Хван
©Шагунов А.В., Корольков В.И.; Самохвалов В.В., 2004
©Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2004
3
Лекция 1. Классификация методов решения задач проектирования технологических процессов обработки давлением
При решении задач проектирования технологических процессов обработки давлением преследуются несколько целей:
1.Определение деформирующих сил и работы деформации, что необходимо для правильного выбора технологического оборудования.
2.Определение свойств готовой детали (отсутствие разрушения, прочностные свойства, волокнистое строение и т.д.)
Для того чтобы выполнить эти вычисления следует определить как поле напряжений, так и поле деформаций в детали во время выполнения технологической операции.
Теория расчета позволяет в общем виде сформулировать задачу об определении напряженнодеформированного состояния любой детали. В случае стационарного объемного напряженного состояния необходимо определить в каждой точке 3 параметра деформированного состояния – скорости материальных точек
vi вдоль координатных осей и 6 параметров напряженного
состояния (тензор напряжений) ij . Для их определения мы имеем следующие соотношения.
Три уравнения равновесия (шесть неизвестных):
|
x |
|
xy |
|
|
|
xz |
0 |
||
|
|
y |
|
|||||||
x |
|
|
|
z |
|
|
||||
xy |
|
|
y |
|
|
yz |
0 |
|||
x |
|
y |
z |
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
xz |
|
|
yx |
|
|
z |
0 |
||
|
|
y |
|
|
||||||
x |
|
|
|
z |
, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
ij,i 0 - тензорной форме
Физические уравнения. Например, по теории течения без учета упругих свойств материала это уравнения Сен- Венана-Леви-Мизеса1:
|
|
|
3 |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
3 |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
cp |
|
xy |
|
|
xy |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
3 |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
cp |
|
yz |
|
yz |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
z |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
i |
|
z |
cp , |
|
zx |
3 |
|
|
i |
|
|
zx |
|
|
3 |
|
i |
sij |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
i |
|
|
i |
ij |
2 |
i |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уравнения Коши: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
v |
x ; |
|
|
|
|
|
|
|
v y |
; |
|
|
|
v |
z ; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
v |
x |
v y |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
xy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
v y |
|
v |
z ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
yz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
zx |
vz |
vx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ij |
1 |
vi, j v j,i |
||||||||||||||||||||||||||||
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интенсивность напряжений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
x y 2 y z 2 z x 2 6 xy2 2yz zx2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
i |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
s |
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
ij |
|
ij |
|
|
- в тензорной форме |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Интенсивность деформаций:
1 выражение для среднего главного напряжения следует из этих уравнений, а условие пластичности в них входит.
5