- •Введение
- •Понятие математической модели
- •Сущность метода конечных элементов
- •Компоненты напряжений рассчитываются после расчета деформаций
- •3. Вывод основной системы мкэ и минимизация энергии деформации.
- •Конечного элемента
- •Формирование и учет краевых условий задачи пластичности, решаемой методом мкэ в изотермической постановке.
- •4.Формирование и учет силовых граничных условий при их изначально неизвестных значениях.
- •6.Решение основной системы мкэ методом Гаусса.
- •Тема 7. Формирование исходных данных и алгоритм решения задачи пластичности методом мкэ. Блок-схема программы моделирования пластического формоизменения заготовки методом мкэ.
- •Формирование исходных данных задачи
- •Формирование сетки конечных элементов.
- •Описание инструмента на основе чертежей штампа
- •Тема8. Основные результаты моделирования пластического формоизменения металлической заготовки методом конечных элементов.
- •Тема 9. Особенности применения метода конечных элементов для моделирования горя чего формоизменения металлических заготовок.
Введение
Цель изучения дисциплины, место дисциплины в учебном процессе, структура дисциплины, распределение по часам, лекции, лабораторные работы, практика, вид отчетности (по рабочей программе).
Современный процесс ОМД это процесс обеспечивающий получение заготовки детали максимально приближенной по форме и размерам к детали, с заданным уровнем свойств, при минимальных затратах материалов, энергии, времени, труда.
Процесс, обеспечивающий безопасность труда и не нарушающий экологию окружающей среды.
Обычно алгоритм разработки технологии включает следующие этапы:
Получение исходных данных и анализ технологичности детали с точки зрения получения этой детали методами ОМД (в основном получение формы детали без оценки вероятности разрушения металла в процессе пластической деформации).
Анализ банка возможных технологических процессов.
Выбор рационального варианта штамповки.
Определение переходов формообразования и выбор исходной заготовки.
Оценка вероятности разрушения металла в процессе пластической деформации.
Определение силы штамповки, работы деформации, удельной силы, построение графика технологических нагрузок.
Определение возможности снижения удельной силы штамповки (повышение стойкости инструмента).
Проектирование штамповой оснастки и выбор технологического оборудования.
Решение организационных вопросов, вопросов техники безопасности, расчет ожидаемого экономического эффекта.
Выполнение перечисленных выше этапов обеспечивает разработку технологического процесса, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к современной технологии, причем некоторые основные этапы (например-5,6,7) невыполнимы без использования математических моделей, современных вычислительных машин и применения обширных знаний теории и практики ОМД.
Понятие математической модели
Математической моделью пластического формоизменения заготовки называют его приближенное математическое описание, позволяющее найти в области пластического течения распределение скоростей деформаций, температур, напряжений, рассчитать вероятность разрушения металла в любом локальном объеме металла, конфигурацию заготовки в любой момент времени и определить оптимальные условия деформирования заготовки.
Под математическим описанием процесса понимают: уравнения, условия, неравенства, алгоритмы и программы для ЭВМ, позволяющие моделировать формоизменение заготовки.
Оптимальные условия деформации это:
температура, скорость деформирования, размеры и форма заготовки, положение заготовки и т. д., при которых возможно деформирование заготовки без разрушения металла;
условия, при которых обеспечивается заданный эксплуатационными требованиями уровень механических свойств заготовки, ее форма и размеры, соответствующие чертежу поковки;
условия, при которых имеют место минимальные затраты тепловой и механической энергии;
условия, при которых происходит макроскопически качественное формоизменение заготовки – отсутствие зажимов, складок, прострелов, возможных вследствие неправильного течения металла в полости штампа, что обусловлено формой исходной заготовки и ее укладкой, конструкцией штампа и т. д.;
условия, обеспечивающие удовлетворительную стойкость штамповой оснастки;
условия, обеспечивающие максимально возможную производительность.
Математическое моделирование процессов ОМД является частью дисциплины- теория обработки металлов давлением, предусмотренной Государственным образовательным стандартом. Согласно, учебного плана специальности 120400, ТОМД изучается студентами в 5,6,7 семестрах.
В пятом – основы физики и механики пластической деформации. В шестом – инженерные методы расчета и основы теории операций ОМД. В седьмом изучается один из современных исследовательских методов моделирования формоизменения заготовки в операции ОМД- метод конечных элементов.
Цель изучения дисциплины в седьмом семестре заключается в формировании знаний основ метода конечных элементов (МКЭ). МКЭ отличается от инженерных методов большими возможностями по расчету локальных характеристик Н.Д.С. заготовок и универсальностью. Метод не имеет ограничений, обусловленных размерностью задачи пластичности, формой заготовки, формой инструмента (штампа). Метод позволяет учесть при решении задач многие факторы и параметры процесса формоизменения заготовки в операции: температуру; скорость деформирования; условия трения; неоднородность свойств металла. Метод позволяет обнаружить на модели образование таких дефектов как: складки; зажимы; прострелы.
Результаты расчета Н.Д.С. заготовки методом МКЭ позволяют использовать различные модели разрушения металла при деформации, с учетом истории деформации отдельной частицы заготовки. Применение метода МКЭ позволяет на качественно ином уровне принимать проектировочные научно-обоснованные технические решения при разработке технологических процессов ОМД и тем самым уменьшать время опытной доработки этих процессов.