izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУizvestswsu-83Research ArticleТехнические наукиФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ ПРОЦЕССОВ ВЫТЯЖКИ С УТОНЕНИЕМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ПРОГНОЗИРОВАНИЕМ ДЕФОРМАЦИОННОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛАPHYSICO-MECHANICAL APPROACH TO THE ANALYSIS OF stretching PROCESSes WITH THINNING OF CYLINDRICAL products and THE PREDICTION OF DEFORMATION MATERIAL DAMAGEabilityЖуравлевГ. М.ZhuravlevG. M.mcgeen4@gmail.comСергеевН. Н.SergeevN. N.technology@tspu.tula.ruГвоздевА. Е.GvozdevA. E.technology@tspu.tula.ruСергеевА. Н.SergeevA. N.ansergueev@mail.ruАгееваЕ. В.AgeevaE. V.ageeva-ev@yandex.ruМалийД. В.MaliyD. V.maliydmitriy@yandex.ruФГБОУ ВО «Тульский государственный университет»Tula State UniversityФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»Southwest State UniversityФГБОУ ВО «ТГПУ им. Л.Н. Толстого»Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University201628082016043956Copyright © Журавлев Г.М., Сергеев Н.Н., Гвоздев А.Е., Сергеев А.Н., Агеева Е.В., Малий Д.В., 20162016Журавлев Г.М., Сергеев Н.Н., Гвоздев А.Е., Сергеев А.Н., Агеева Е.В., Малий Д.В.Zhuravlev G.M., Sergeev N.N., Gvozdev A.E., Sergeev A.N., Ageeva E.V., Maliy D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/83

Представленная система дифференциальных уравнений для анализа осесимметричного пластиче-ского течения процессов вытяжки с утонением из дилатирующего материала и использование точных методов решения позволяют проводить оценку силовых режимов с полным анализом напряженно-деформированного состояния. На основе полученных полей распределения деформаций и напряжений с использованием пакета программ и положений механики рассеянной повреждаемости можно провести компьютерное моделирование процесса вытяжки с утонением и довольно точно рассчитать деформационную повреждаемость , существенно влияющую на эксплуатационные свойства готовых изделий и формирование эксплуатационных свойств в готовой детали. Полученные результаты по изучению динамики повреждаемости позволяют сделать следующие выводы. При увеличении степени деформации от 0,27 до 0,57 накопленная повреждаемость увеличивается на величину 0,29, а также при увеличении угла конусности матрицы от 60 до 150 повреждаемость увеличивается на величину 0,05. При увеличении коэффициента трения заготовки-матрицы от 0,03 до 0,15 повреждаемость увеличивается на 0,08, а при увеличении коэффициента трения заготовки-пуансона от 0,03 до 0,15 повреждаемость уменьшается на величину 0,03.Выявлено, что повреждаемость материала неравномерно распределяется по толщине стенок детали. Наибольшая величина повреждаемости в слоях на контакте с инструментом. Увеличение повреждаемости в зоне контакта материала с пуансоном и матрицей связано с большими накопленными деформациями в этих зонах. Повреждаемость при степенях деформации на операциях вытяжке с утонением =0,415, не превышающих допустимую, составляет примерно = 0,2..0,27. Наибольшая величина повреждаемости материала при изготовлении изделий из углеродистых сталей меньше величины допустимой повреждаемости [w] = 0,65…0,7, при достижении которой возможно образование полостных дефектов. В целом умеренная повреждаемость материала готовых изделий объясняется рациональным выбором режимов обработки. Прогнозирование накопления поврежденности необходимо также для обеспечения требуемых механических свойств материала готового изделия.

The paper presents a system of differential equations for the analysis of axisymmetric plastic flow of stretching processes with thinning from dilatant material and the use of accurate solving methods. It allows us to assess force conditions with full analysis of the stress-strain state. Based on the obtained fields of strain and stress distribution and using the program package and the provisions of continuous damage mechanics, it is possible to conduct computer simulations of the stretching process with thinning and quite accurately calculate deformation damage that significantly affects the operational properties of finished products and the formation of operational properties in the finished part. The results obtained by the study of dynamics of damage allow us to draw the following conclusions. With increasing degree of strain from 0.27 to 0.57, the accumulated damage increases by the amount of 0.29, and with increasing the taper angle of matrix from 60 to 150 damage increases by the value of 0.05. When you increase the coefficient of friction of workpiece-matrix from 0.03 to 0.15, the damage increases by 0.08, and while increasing the friction coefficient of workpiece-punch from 0.03 to 0.15 damage reduces by the amount of 0,03. We have revealed that material damageability is not evenly distributed across the wall thickness of a part. The highest amount of damage is in the layers being in contact with the tool. The increase of damageability in the contact area of material with a punch and a matrix is associated with large accumulated strain in these zones. Damage at the degrees of deformation at the operations of stretching with thinning =0,415 not exceeding the allowable degree is approximately = 0,2..0,27. The highest value of the material damageability in the manufacture of products made of carbon steel is less than the magnitude of permissible damageability [w] = 0,65…0,7 at which the formation of cavernous defects is possible. Overall, moderate damageability of material of finished products is due to rational choice of processing modes. Prediction of damage accumulation is also needed to ensure the required mechanical properties of the material of finished products.

дилатирующий материалвытяжкаосесимметричный пластический процесссистема дифференциальных уравненийdilatant materialstretchingaxisymmetric plastic processthe system of differential equationsReferencesКузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надежности деталей машин: справочник. - М.: Машиностроение, 1995. - 302 с.Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надежности деталей машин: справочник. - М.: Машиностроение, 1995. - 302 с.Качанов Л. М. Основы механики разрушения. - М.: Наука, 1974. - 312 с.Качанов Л. М. Основы механики разрушения. - М.: Наука, 1974. - 312 с.Комплексные задачи теории пластичности / Н. Д. Тутышкин, Ю. В. Полтавец, А. Е. Гвоздев [и др.]; под ред. Н. Д. Тутышкина, А. Е. Гвоздева. - Тула: Шар, 1999. - 378 с.Комплексные задачи теории пластичности / Н. Д. Тутышкин, Ю. В. Полтавец, А. Е. Гвоздев [и др.]; под ред. Н. Д. Тутышкина, А. Е. Гвоздева. - Тула: Шар, 1999. - 378 с.Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. - Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001. - 836 с.Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. - Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001. - 836 с.Богатов А. А. Механические свойства и модели разрушения металлов: учебное пособие для вузов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2002. - 329 с.Богатов А. А. Механические свойства и модели разрушения металлов: учебное пособие для вузов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2002. - 329 с.Постановка задачи расчета деформационной повреждаемости металлов и сплавов / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, В.И. Золотухин, Д.А. Провоторов // Производство проката. - 2015. - №10. - С. 18-26.Постановка задачи расчета деформационной повреждаемости металлов и сплавов / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, В.И. Золотухин, Д.А. Провоторов // Производство проката. - 2015. - №10. - С. 18-26.Влияние деформационной повреждаемости на формирование механических свойств малоуглеродистых сталей / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов // Производство проката. - 2015. - № 12. - С. 9-13.Влияние деформационной повреждаемости на формирование механических свойств малоуглеродистых сталей / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов // Производство проката. - 2015. - № 12. - С. 9-13.Расчет деформационной повреждаемости в процессах обратного выдавливания металлических изделий / А.Е. Гвоздев, Г.М. Журавлёв, А.Г. Колмаков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев // Технология металлов. - 2016. - №1. - С.23-32.Расчет деформационной повреждаемости в процессах обратного выдавливания металлических изделий / А.Е. Гвоздев, Г.М. Журавлёв, А.Г. Колмаков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев // Технология металлов. - 2016. - №1. - С.23-32.Механические свойства конструкционных и инструментальных сталей в состоянии предпревращения при термомеханическом воздействии / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, О.В. Кузовлева, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Деформация и разрушение материалов. - 2013. - № 11. - С. 39-42.Механические свойства конструкционных и инструментальных сталей в состоянии предпревращения при термомеханическом воздействии / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, О.В. Кузовлева, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Деформация и разрушение материалов. - 2013. - № 11. - С. 39-42.Особенности протекания процессов разупрочнения при горячей деформации алюминия, меди и их сплавов / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Д.А. Провоторов, Д.Н. Боголюбова, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Материаловедение. - 2014. - № 6. - С. 48-55.Особенности протекания процессов разупрочнения при горячей деформации алюминия, меди и их сплавов / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Д.А. Провоторов, Д.Н. Боголюбова, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Материаловедение. - 2014. - № 6. - С. 48-55.Условия проявления нестабильности цементита при термоциклировании углеродистых сталей / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, А.В. Маляров, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, М.Е. Пруцков // Материаловедение. - 2014. - № 10. - С. 48-55.Условия проявления нестабильности цементита при термоциклировании углеродистых сталей / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, А.В. Маляров, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, М.Е. Пруцков // Материаловедение. - 2014. - № 10. - С. 48-55.Роль процесса зародышеобразования в развитии некоторых фазовых переходов первого рода / А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, И.В. Минаев, И.В. Тихонова, А.Г. Колмаков // Материаловедение. - 2015. - № 1. - С. 15-21.Роль процесса зародышеобразования в развитии некоторых фазовых переходов первого рода / А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, И.В. Минаев, И.В. Тихонова, А.Г. Колмаков // Материаловедение. - 2015. - № 1. - С. 15-21.Макаров Э.С., Гвоздев А.Е., Журавлев Г.М. Теория пластичности дилатирующих сред: монография / под ред. проф. А.Е. Гвоздева. - 2-е изд., перераб. и доп. - Тула: Изд-во ТулГу, 2015. - 337 с.Макаров Э.С., Гвоздев А.Е., Журавлев Г.М. Теория пластичности дилатирующих сред: монография / под ред. проф. А.Е. Гвоздева. - 2-е изд., перераб. и доп. - Тула: Изд-во ТулГу, 2015. - 337 с.Противоизносные свойства консистентного смазочного композиционного материала, содержащего смесь гидросиликатов магния / В. В. Медведева, А. Д. Бреки, Н. А. Крылов, С. Е. Александров, А. Е. Гвоздев, Н. Е. Стариков, Н. Н. Сергеев, А. Н. Сергеев, Д. В. Малий // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. - 2016. - №. 2 (19). - С. 30-40.Противоизносные свойства консистентного смазочного композиционного материала, содержащего смесь гидросиликатов магния / В. В. Медведева, А. Д. Бреки, Н. А. Крылов, С. Е. Александров, А. Е. Гвоздев, Н. Е. Стариков, Н. Н. Сергеев, А. Н. Сергеев, Д. В. Малий // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. - 2016. - №. 2 (19). - С. 30-40.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.