Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ФОРМОВКИ КРУГЛОЙ МЕМБРАНЫ

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-2-66-75

Полный текст:

Аннотация

Исследован режим сверхпластической формовки круглой мембраны при постоянном давлении. Математическая модель технологического процесса построена в рамках основных предположений безмоментной теории оболочек, а также двух известных из литературы упрощенных подходов, основанных на гипотезе о равнотолщинности оболочки по ее профилю и равнорастянутости меридиана, проходящего через полюс купола. Проанализированы методы расчета продолжительности процесса сверхпластической формовки круглой мембраны. Проведено конечно-элементное моделирование рассматриваемого процесса с использованием учебной версии программного комплекса ANSYS 10ED. В данной работе рассмотрены два варианта постановки краевой задачи механики сверхпластичности – теории ползучести и вязкопластичности. Результаты вычислений по аналитическим формулам сопоставлены с решениями краевых задач теории ползучести и вязкопластичности, полученными в среде программного комплекса ANSYS. Значения материальных постоянных были определены по данным одноосных испытаний и тестовых формовок титанового сплава ВТ6 (Ti–6Al–4V). Показано, что в том случае, если для идентификации модели материала используются тестовые формовки, результаты расчетов оказываются намного более корректными, а погрешность оценки снижается с уровня ~20 % (при идентификации модели по результатам стандартных одноосных механических испытаний) до ~3 %.

Об авторах

А. А. Круглов
Институт проблем сверхпластичности металлов (ИПСМ) РАН
Россия

канд. техн. наук, доцент кафедры вычислительной техники и инженерной кибернетики УГНТУ (450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1), ст. науч. сотрудник ИПСМ РАН (450001, Уфа, ул. Ст. Халтурина, 39)



В. Р. Ганиева
Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ)
Россия
ст. преподаватель той же кафедры УГНТУ


О. П. Тулупова
Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ)
Россия
ст. преподаватель той же кафедры УГНТУ


Ф. У. Еникеев
Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ)
Россия
докт. техн. наук, проф., зав. той же кафедрой УГНТУ


Список литературы

1. Backofen W.A., Turner I.R., Avery D.H. Superplasticity in an Al Zn alloy // Trans. ASM. 1964. Vol. 57. P. 980—990.

2. Cornfield G.G., Johnson R.H. The forming of superplastic sheet materials // Int. J. Mech. Sci. 1970. Vol. 12. P. 479—490.

3. Смирнов О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1979.

4. Paton N.E., Hamilton C.H. (Eds.). Superplastic forming of structural alloys. Warrendale, PA: TMS-AIME, 1982.

5. Padmanabhan K.A., Vasin R.A., Enikeev F.U. Superplastic Flow: Phenomenology and mechanics. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2001.

6. Чумаченко E.H., Смирнов O.M., Цепин M.A. Сверхпластичность: материалы, теория, технологии. M.: КомКнига, 2005.

7. Jarrar F.S., Abu-Farha F.K., Hector Jr. L.G., Khraisheh M.K. Simulation of high-temperature AA5083 bulge forming with a hardening/softening material model // J. Mater. Eng. Perform. 2009. Vol. 18. No. 7. P. 863—870.

8. Aksenov S.A., Zakhariev I.Y., Kolesnikov A.V., Osipov S.A. Characterization of superplastic materials by results of free bulging tests// Mater. Sci. Forum. 2016. Vol. 838— 839. P. 552— 556. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF. 838—839.552.

9. Tsuzuku T. Superplastic forming of aerospace metallic materials // Mater. Sci. Forum. 1999. Vol. 304—306. P. 831—836.

10. Sato E., Sawai S., Uesugi K., Takami T., Furukawa K., Kamada M., Kondo M. Superplastic titanium tanks for propulsion system of satellites // Mater. Sci. Forum. 2007. Vol. 551—552. P. 43—48.

11. Beck W., Duong L., Rogall H. Titan 6-4 hemispheres for SCA system of Ariane 5 // Mat.- Wiss. U. Werkstofftech. 2008. Vol. 39. No. 4—5. P. 293—297. DOI: 10.1002/mawe.200800292.

12. Jovane F. An approximate analysis of the superplastic forming of a thin circular diaphragm: theory and experiments // Int. J. Mech. Sci. 1968. Vol. 10. No. 5. P. 403—427.

13. Belk J.A. Quantitative model of the blow-forming of spherical surfaces in superplastic sheet metal // Int. J. Mech. Sci. 1975. Vol. 17. P. 505—511.

14. Enikeev F.U., Kruglov A.A. An analysis of the superplastic forming of a thin circular diaphragm // Int. J. Mech. Sci. 1995. Vol. 37. P. 473—483.

15. Kitaeva D.A., Rudaev Ya.I. On the threshold stress in superplasticity // Russ. J. Appl. Phys. Tech. Phys. 2014. Vol. 59. No. 11. P. 1616—1619.

16. Жеребцов Ю.В., Ганиева В.Р., Еникеев Ф.У. Расчет продолжительности процесса свободной формовки листового проката в цилиндрическую матрицу в состоянии сверхпластичности // Технол. машиностроения. 2011. No. 8. С. 11—18.

17. Chen Y., Kibble K., Hall R., Huang X. Numerical analysis of superplastic blow forming of Ti—6Al—4V alloys // Mater. Design. 2001. Vol. 22. P. 679—685.

18. O’Brien M.J., Bremen H.F., Furukawa M., Horita Z., Langdon T.G. A finite element analysis of the superplastic forming of an aluminum alloy processed by ECAP // Mater. Sci. Eng. 2007. Vol. A456. P. 236—242.

19. Giuliano G., Franchitti S. On the evaluation of superplastic characteristics using the finite element method // Int. J. Machine Tools & Manufacture. 2007. Vol. 47. P. 471—476.

20. Hojjati M.H., Zoorabadi M., Hosseinipour S.J. Optimization of superplastic hydroforming process of Aluminium alloy 5083 // J. Mater. Process. Technol. 2008. Vol. 205. P. 482—488.

21. Enikeev F.U. Mathematical modeling of processes of pressure treatment of industrial titanium alloys of the superplasticity state // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2008. Vol. 49. No. 1. P. 34—41.

22. Perzyna P. Fundamental problems in viscoplasticity // Adv. Appl. Mech. 1966. No. 9. P. 243—377.

23. Bonet J., Gil A., Wood R.D., Said R., Curtis R.V. Simulating superplastic forming // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 2006. Vol. 195. Р. 6580—6603.

24. Akhunova A.H., Dmitriev S.V., Kruglov A.A., Safiullin R.V. Constitutive relations for superplastic flow modeling from two axial loading experiments // Key Eng. Mater. 2010. Vol. 433. P. 319—323.

25. Ganieva V.R., Lyubimov A.S., Kutlueva A.I., Enikeev F.U. Unbiased estimates of the parameter rate sensitivity of superplastic materials // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2012. No. 3. P. 250—254.


Для цитирования:


Круглов А.А., Ганиева В.Р., Тулупова О.П., Еникеев Ф.У. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ФОРМОВКИ КРУГЛОЙ МЕМБРАНЫ. Известия вузов. Цветная металлургия. 2017;(2):66-75. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-2-66-75

For citation:


Kruglov A.A., Ganieva V.R., Tulupova O.P., Enikeev F.U. Methods to calculate the time of thin circular membrane superplastic forming. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy. 2017;(2):66-75. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-2-66-75

Просмотров: 135


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)