Determination of Contact Stresses when Upsetting a Rectangular Strip
https://doi.org/10.17073/0021-3438-2015-4-25-31
Abstract
Closed analytical solutions of a plane strain problem for contact stresses in zones with variable friction forces for upsetting the strip made of ideal rigid-plastic material are derived. It is established that the use of the Mises exact plasticity condition for the slip zone instead of the approximate one written in principal stresses allowing for the Coulomb friction law leads to an essential (by a factor of 2–4 at f > 0,2) increase in the calculated slip zone length. To match the theoretical results with the experimental ones, a new method for calculating the contact stresses is proposed, in which their distributions in the slip and stagnation zones are derived from the solution of the plane strain problem using a parabolic approximation of the plasticity condition. The sizes of slip and stagnation zones are found depending on the characteristics of contact friction and conditions of appearance of the peaks near the strip end in the normal stress diagram are determined. The possibility of occurrence of retardation zones under tangent contact stresses lower than the yield point under simple shear τs are determined. Formulas for determining the upsetting force are refined.
About the Author
G. L. BaranovRussian Federation
References
1. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977.
2. Леванов А.Н., Колмогоров В.Л., Буркин С.П. и др. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1976.
3. Tan X. // Tribology Intern. 2002. Vol. 35. P. 385.
4. Wilson W. // J. Eng. Industry. 1995. Vol. 117. P. 202.
5. Torrance A.A., Galligan J., Liraut G. // Wear. 1997. Vol. 212. P. 213.
6. Levanov A.N. // J. Mater. Proc. Technol. 1997. Vol. 72. P. 314.
7. Унксов Е.П. Инженерная теория пластичности. М.: Машгиз, 1959.
8. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высш. шк., 1969.
9. Дильман В.Л., Носачева А.И. Анализ напряженно-деформированного состояния неоднородной пластической полосы // Вестн. Юж.-Ур. гос. ун-та. 2012. № 34. С. 11—15.
10. Воронцов А.Л., Хациев Ю.Х. Анализ задач об осадке, волочении и прессовании полосы // Инж. журн. с прил. 2014. № 59. С. 10—16.
11. Малинин Н.Н. Технологические задачи пластичности и ползучести. М.: Высш. шк., 1979.
12. Смирнов В.С. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1973.
13. Баранов Г.Л. Анализ контактных напряжений в зоне очага пластической деформации со знакопеременными силами трения // Изв. вузов. Чер. металлургия. 2015. № 3. С. 192—195.
14. Баранов Г.Л. Анализ напряженного состояния в плоских задачах пластического течения // Изв. вузов. Чер. металлургия. 1984. № 10. С. 71—75.
15. Баранов Г.Л. Применение параболической аппроксимации условия пластичности для анализа напряженного состояния при осадке прямоугольной полосы // Кузн.-штамп. пр-во. ОМД. 2012. № 11. С. 3—8.
Review
For citations:
Baranov G.L. Determination of Contact Stresses when Upsetting a Rectangular Strip. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2015;(4):25-31. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2015-4-25-31