Учебное пособие 1209

1.2.2. Подготовка образца к испытанию

Перед испытанием на образец наносят границы расчетной длины и сетку из двух квадратных ячеек для измерения коэффициента анизотропии (рис. 1.6). Продольные a0i и

поперечные b0i размеры обеих ячеек (i=1,2) и расчетную длину l0 измеряют с точностью 0.001 мм. Толщину поперечного сечения h0 вычисляют с точностью 0.005 мм, а ширину В0 - с точностью 0.01 мм измеряют в 2-3-х точках в рабочей части образца. В последующем расчете используют размеры поперечного сечения, соответствующие минимальной площади F0.

a0i b0i

l0

Рис. 1.6

1.2.3. Измерения деформаций сеток в процессе испытания

Испытания проводят с использованием электронных датчиков, как это описано в разделе 1.1. По существующим стандартам [1] коэффициенты анизотропии измеряют при достижении полной осевой деформации образца 2, 4, 6 и 8 %. Для этого на образце устанавливают дополнительный датчик перемещений в направлении, перпендикулярном оси образца, в центральной части расчетной длины. В процессе нагружения на карту компьютера записывают продольное удлинение и поперечное сужение образца.

12

Во второй части лабораторной работы вычисляют параметры анизотропии (1.7) в трех направлениях к прокатке после разрушения образца.

Образец должен разрушаться в области расчетной длины. В противном случае результаты испытания аннулируют.

Измеряют размеры аi , bi той ячейки, которая удалена от места разрыва более, чем на ширину В образца.

ai >B

bi l

Рис.1.7

В табл. 1.2 вносят результаты измерений базовых длин по окончании эксперимента.

Таблица 1.2

1.2.4. Расчет коэффициентов анизотропии

Начальная анизотропия материала, а также его деформационная анизотропия в процессе пластического формообразования приводят к утяжке габаритных размеров деталей. Это соответственно сказывается на напряженнодеформированном состоянии заготовки. В качестве параметров анизотропии, позволяющих количественно

13

оценить искажения поперечного сечения профильной детали, обычно используют параметр Лэнкфорда (1.7).

Испытания проводят по методике, описанной в предыдущих параграфах. Перед началом испытания на одноосное растяжение вдоль оси образца в зоне рабочей части наносят и измеряют продольные a0i и поперечные b0i базовые длины (рис. 1.6). После разрушения образца измеряют те базовые длины ai ,bi , которые находятся на расстоянии не

менее ширины образца от места разрыва (рис.1.7). Коэффициент анизотропии Лэнкфорда r определяется с

учетом условия несжимаемости материала образца по формуле

b0ia0i

где n – число измерений базовых длин после испытания всех образцов партии; индекс i=1,..,n – текущий номер пары базовых длин.

Вычисление зависимости параметра Лэнкфорда от пластической деформации растяжения можно проводить в приложении Ms Excel. Для этого сначала в текстовый файл записываются показания датчиков перемещений. В файле обычно находятся колонки продольных li , поперечных l(90)i

удлинений на установочных базах датчиков l0,l0(90) и колонка времени. Текстовый файл импортируется в Excel и далее вычисляют пластическую деформацию :

l0

Параметр Лэнкфорда (7) вычисляется по формуле

14

(90) ln l0(90)

r li . (1.9)

ln li(0)li(90) l0(0)l0(90)

Здесь верхний индекс указывает направление измерения. Нижний индекс, равный 0, соответствует исходному значению базы измерения датчика, а равный «i» - текущему значению показания датчика.

В заключении в Excel строится график зависимости r(ε) с

помощью Мастера – «Wizard –diagram».

1.2.5. Расчет коэффициентов анизотропии обобщенной кривой течения

Обычно при математическом моделировании технологий листовой штамповки принимается модель ортотропноанизотропного материала. Поверхность пластического течения описывается уравнением (1.10) и уравнением состояния (1.11).

Коэффициенты анизотропии ax, ay, az, axy,..., которые получают пересчетом параметров Лэнкфорда в трех направлениях r0, r45, r90 .

15

e, e - эквивалентные напряжение и деформация.

Расчет коэффициентов анизотропии выполняют для распространенного в листовой штамповке плоского напряженного состояния:

По результатам расчета заполняют табл. 1.3

Таблица 1.3

16

1.3. Компьютерный расчет в Excel. Построение экспериментальной диаграммы деформирования при одноосном растяжении

Цель работы: построить кривую деформирования в координатах: удлинение ( l ), растягивающее усилие (P ).

1.3.1. Исходные данные для расчета

Исходными данными для расчета служит текстовый файл с показаниями датчиков перемещений и усилий, фрагмент которого показан на рис. 1.8.

Рис. 1.8

В текстовом файле 1-0.txt выделяется блок данных, начиная с нуля нагрузки (второй столбец), за которым следует устойчивый рост растягивающего усилия. Начало отсчета показано на рис. 1.9.

Рис. 1.9

Конец блока данных определяется по поперечному перемещению (четвертый столбец), которое претерпевает скачок в момент разрушения образца. Пример конца отсчета выделяемого фрагмента данных показан на рис. 1.10.

17

Рис. 1.10

Выделенные данные из файла 1-0.txt переносятся в расчетный файл 1-0.xls, начиная с ячейки S2. Фрагмент шаблона файла 1-0.xls с заголовками столбцов приведен на рис. 1.11.

Рис. 1.11

Стрелочки справа от заголовков нужны для фильтрации данных. Добавить их можно, выделив блок T2:W2 и выбрав на вкладке ДАННЫЕ инструмент Фильтр (рис. 1.12).

Рис. 1.12

Для переноса выделенные данные из файла 1-0.txt копируются в буфер обмена по команде Ctrl+C. Затем в файле 1-0.xls курсор устанавливается в ячейку S2 и данные извлекаются из буфера по команде Ctrl+V. Показания датчика скорости (пятый столбец) следует удалить.

18

На рис. 1.13 показан начальный и конечный фрагменты перенесенных для расчета экспериментальных данных. Лист с данными можно назвать data. Для переименования листа достаточно кликнуть по ярлыку с его названием (по умолчанию Лист1).

Рис. 1.13

Обратите внимание на номер последней строки с данными. Он понадобится для расчета максимального удлинения.

Для определения скорости деформирования потребуется ещё номер строки максимального усилия. Для этого откройте по стрелке в заголовке столбца U список и выберете

Числовые фильтры Первые десять. Появится диалоговое окно (рис. 1.14). Исправьте в нем число 10 на число 1.

19