📄Работа №195880
Тема: Моделирование остаточных напряжений при дорновании с учетом повторного деформирования
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Машиностроение
Объем:
86 листов
Год:
2018
Просмотров:
65
4860
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ДОРНОВАНИИ 11
1.1 Методы повышения износостойкости и прочности деталей 11
1.2 Дорнование 15
1.3 Пластические деформации 21
1.4 Остаточные напряжения при нагружении 26
1.4.1 Остаточные напряжения 26
1.4.2 Методы определения остаточных напряжений 29
Цель и задачи ВКР 35
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ 36
Выводы по разделу два 41
3 ТОЧНОСТЬ ПРИ ДОРНОВАНИИ 42
3.1 Изменение размеров 42
3.2 Определение размеров заготовки и инструмента 44
Выводы по разделу три 51
4 ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ 52
4.1 Влияние давления на остаточные напряжения 52
4.2 Влияние толщины стенки цилиндра на остаточные напряжения полого
толстостенного цилиндра 55
4.3 Влияние предела текучести на остаточные напряжения полого
толстостенного цилиндра 58
Выводы по разделу четыре 62
5 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА
ДОРНУЮЩИХ КОЛЕЦ И ИХ ДИАМЕТРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НУЖНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ 64
Выводы по разделу пять 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
ПРИЛОЖЕНИЯ 78
ПРИЛОЖЕНИЕ А Блок-схема методики с заданным максимумом сжимающих остаточных напряжений 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Блок-схема методики с заданным распределением
остаточных напряжений 79
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ДОРНОВАНИИ 11
1.1 Методы повышения износостойкости и прочности деталей 11
1.2 Дорнование 15
1.3 Пластические деформации 21
1.4 Остаточные напряжения при нагружении 26
1.4.1 Остаточные напряжения 26
1.4.2 Методы определения остаточных напряжений 29
Цель и задачи ВКР 35
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ 36
Выводы по разделу два 41
3 ТОЧНОСТЬ ПРИ ДОРНОВАНИИ 42
3.1 Изменение размеров 42
3.2 Определение размеров заготовки и инструмента 44
Выводы по разделу три 51
4 ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ 52
4.1 Влияние давления на остаточные напряжения 52
4.2 Влияние толщины стенки цилиндра на остаточные напряжения полого
толстостенного цилиндра 55
4.3 Влияние предела текучести на остаточные напряжения полого
толстостенного цилиндра 58
Выводы по разделу четыре 62
5 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА
ДОРНУЮЩИХ КОЛЕЦ И ИХ ДИАМЕТРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НУЖНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ 64
Выводы по разделу пять 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
ПРИЛОЖЕНИЯ 78
ПРИЛОЖЕНИЕ А Блок-схема методики с заданным максимумом сжимающих остаточных напряжений 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Блок-схема методики с заданным распределением
остаточных напряжений 79
📖 Аннотация
В данной работе представлено исследование и математическое моделирование остаточных напряжений, возникающих в процессе дорнования отверстий с учетом эффекта повторного пластического деформирования. Актуальность исследования обусловлена необходимостью теоретического обоснования технологических параметров этого широко применяемого метода поверхностного упрочнения, в частности, определения оптимального количества дорнующих колец для достижения требуемого качества деталей. Основные результаты включают разработку оригинальной математической модели, учитывающей циклическое нагружение материала через введение экспериментально определяемых коэффициентов упрочнения. Расчеты на основе модели показали, что применение второго дорнующего кольца существенно повышает точность размеров и снижает шероховатость поверхности, формируя благоприятный спектр сжимающих остаточных напряжений, в то время как последующие кольца дают незначительный прирост эффекта. Научная значимость работы заключается в развитии методики расчета остаточных напряжений при многократном нагружении, а практическая — в предоставлении инженерных рекомендаций по оптимизации режимов дорнования для повышения усталостной прочности и долговечности деталей. Теоретической основой послужили фундаментальные труды по остаточным напряжениям И.А. Биргера и И.В. Кудрявцева, исследования пластичности при переменных нагружениях В.В. Москвитина, а также работы по технологии дорнования, такие как монография Ю.Г. Проскурякова.
📖 Введение
Важнейшим показателем, определяющим спрос на проектируемый объект, является его качество. Обеспечение требуемого качества становится возможным при удовлетворении эксплуатационных требований, предъявляемых к деталям машин. Работоспособность и надежность деталей обеспечиваются при помощи выполнения следующих основных требований: прочность, жесткость и стойкость к различным воздействиям (износам, вибрациям, температурам и др.). Выполнение требований прочности при статическом, циклическом и ударном нагружениях должно исключить возможность разрушения, а также возникновения недопустимых остаточных деформаций. Требования жесткости к детали или контактной поверхности сводятся к ограничению возникающих под действием нагрузок деформаций, нарушающих работоспособность изделия, к недоступности потери общей устойчивости для длинных деталей, подвергающихся сжатию, и местной - у тонких элементов. Должна быть обеспечена износостойкость детали, которая существенно влияет на долговечность работы механизма. Достаточно, чтобы для каждой детали выполнялись не все перечисленные выше требования, а только связанные с ее эксплуатацией. Детали, которые испытывают максимальные напряжения на рабочей поверхности (изгиб, контактные напряжения), для увеличения сопротивления усталости подвергают поверхностному упрочнению. Существуют следующие методы поверхностного упрочнения: механический, термический, химико-термический, лазерная закалка, ионная имплантация и др. Если наиболее подробно рассмотреть и изучить механический метод поверхностного упрочнения, то можно выяснить, что в настоящее время отсутствуют модели напряжений, возникающих в металле после многократных нагружений.
Рассмотрим несколько примеров поверхностного упрочнения полого толстостенного цилиндра механическим методом.
Если рассматривать процесс дорнование, то это выражается в невозможности определения точного количества дорнующих колец, а так же их диаметров.
А если рассматривать процесс гидравлического упрочнения, то невозможно определить количество нагружений давлением, а также величина самого давления, которым будет производиться упрочнение.
В следствии отсутствия моделей напряжений, возникающих в металле после многократных нагружений невозможно добиться требуемого качества поверхностного слоя полого толстостенного цилиндра. А соответственно невозможно добиться желаемых механических свойств полого толстостенного цилиндра.
В связи с актуальностью данной проблемы в работе поставлена цель - повышение эффективности поверхностного упрочнения за счет применения разработанных моделей остаточных напряжений при многократном нагружении.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:
1) аналитический обзор повторных пластических нагружений;
2) остаточные напряжения при дорновании;
3) построение моделей остаточных напряжений с учетом повторных пластических нагружений;
4) методика и проведение экспериментальных исследований;
5) анализ экспериментальных результатов.
Объект - поверхностное упрочнение.
Предмет исследования - остаточные напряжения при многократном нагружении полого толстостенного цилиндра.
Ожидаемые результаты:
• разработанные модели остаточных напряжений при многократных нагружениях полого толстостенного цилиндра;
• разработанная модель по определению количества нагружений полого
толстостенного цилиндра для получения требуемой поверхности.
Рассмотрим несколько примеров поверхностного упрочнения полого толстостенного цилиндра механическим методом.
Если рассматривать процесс дорнование, то это выражается в невозможности определения точного количества дорнующих колец, а так же их диаметров.
А если рассматривать процесс гидравлического упрочнения, то невозможно определить количество нагружений давлением, а также величина самого давления, которым будет производиться упрочнение.
В следствии отсутствия моделей напряжений, возникающих в металле после многократных нагружений невозможно добиться требуемого качества поверхностного слоя полого толстостенного цилиндра. А соответственно невозможно добиться желаемых механических свойств полого толстостенного цилиндра.
В связи с актуальностью данной проблемы в работе поставлена цель - повышение эффективности поверхностного упрочнения за счет применения разработанных моделей остаточных напряжений при многократном нагружении.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:
1) аналитический обзор повторных пластических нагружений;
2) остаточные напряжения при дорновании;
3) построение моделей остаточных напряжений с учетом повторных пластических нагружений;
4) методика и проведение экспериментальных исследований;
5) анализ экспериментальных результатов.
Объект - поверхностное упрочнение.
Предмет исследования - остаточные напряжения при многократном нагружении полого толстостенного цилиндра.
Ожидаемые результаты:
• разработанные модели остаточных напряжений при многократных нагружениях полого толстостенного цилиндра;
• разработанная модель по определению количества нагружений полого
толстостенного цилиндра для получения требуемой поверхности.
✅ Заключение
1) В практике дорнования применяется от одного до трех дорнующих колец. Не имеется теоретического обоснования применения необходимого количества дорнующих колец.
2) Учет повторных нагружений предлагается путем введения коэффициентов циклических нагружений. Коэффициенты циклического упрочнения определяются экспериментально. Количество введенных коэффициентов зависит от количества нагружений полого толстостенного цилиндра.
3) Разработана математическая модель остаточных напряжений с учетом повторного деформирования.
4) Расчеты по модели показали, что с увеличением числа дорнующих колец у детали уменьшается разброс размеров. Так же расчет показал, что после применения второго кольца поверхность цилиндра выглаживается, а соответственно величина шероховатости уменьшается. Таким образом, можно сделать вывод о том, что с увеличением количества дор- нующих колец до двух получаем высокоточную деталь с низкой шероховатостью и благоприятным распределением сжимающих остаточных напряжений в приповерхностном слое детали. Третье и последующие кольца, уменьшая шероховатость, практически не изменяют распределение остаточных напряжений и точность отверстия.
5) Численные эксперименты, произведенные по разработанной математической модели при помощи ПО Excel, показали, что при увеличении повторного давления с 70 МПа до 360 МПа (натяга от первого кольца ко второму):
• область влияния вторичных пластических деформаций увеличивается. При давлении 70 МПа область влияния вторичных пластических деформаций с r/a=1,105 до r/a=1,185, а при давлении
360МПа с r/a=1,105 до r/a=1,195;• величина сжимающих окружных напряжений, возникающих при повторном деформировании, увеличивается с 180 МПа до 630 МПа;
• с увеличением повторного давления величина влияния окружных остаточных напряжений, возникающих при повторном нагружении практически выравнивается с величиной влияния окружных остаточных напряжений, возникающих при вторичном нагружении.
При увеличении толщины стенки полого толстостенного с цилиндра с 9 до 14 мм, увеличивается толщина слоя со сжимающими остаточными напряжениями с 11,6 до 12 мм.
При увеличении предела текучести:
• увеличивается максимум сжимающих остаточных напряжений;
• толщина сжатого слоя практически не изменяется;
• влияние повторных деформаций увеличивается.
6) Разработана методика, которая позволяет теоретически обоснованно определить необходимое количество дорнующих колец и их диаметров для обеспечения требуемого размера и качества поверхностного слоя после дорнования.
Публикации автора
1) Токарев, А.Е. Распределение остаточных напряжений при дорновании с учетом повторных деформаций / А.Е. Токарев, П.Г. Мазеин (Переводится для системы Scopus).
2) Токарев, А.Е. Точность при дорновании / А.Е. Токарев, П.Г. Мазеин // Прогрессивные технологии в машиностроении (Сдана в редакцию для системы РИНЦ).
3) Токарев, А.Е. Методика проектирования дорнования / А.Е. Токарев, П.Г. Мазеин // Прогрессивные технологии в машиностроении (Сдана в редакцию для системы РИНЦ).
2) Учет повторных нагружений предлагается путем введения коэффициентов циклических нагружений. Коэффициенты циклического упрочнения определяются экспериментально. Количество введенных коэффициентов зависит от количества нагружений полого толстостенного цилиндра.
3) Разработана математическая модель остаточных напряжений с учетом повторного деформирования.
4) Расчеты по модели показали, что с увеличением числа дорнующих колец у детали уменьшается разброс размеров. Так же расчет показал, что после применения второго кольца поверхность цилиндра выглаживается, а соответственно величина шероховатости уменьшается. Таким образом, можно сделать вывод о том, что с увеличением количества дор- нующих колец до двух получаем высокоточную деталь с низкой шероховатостью и благоприятным распределением сжимающих остаточных напряжений в приповерхностном слое детали. Третье и последующие кольца, уменьшая шероховатость, практически не изменяют распределение остаточных напряжений и точность отверстия.
5) Численные эксперименты, произведенные по разработанной математической модели при помощи ПО Excel, показали, что при увеличении повторного давления с 70 МПа до 360 МПа (натяга от первого кольца ко второму):
• область влияния вторичных пластических деформаций увеличивается. При давлении 70 МПа область влияния вторичных пластических деформаций с r/a=1,105 до r/a=1,185, а при давлении
360МПа с r/a=1,105 до r/a=1,195;• величина сжимающих окружных напряжений, возникающих при повторном деформировании, увеличивается с 180 МПа до 630 МПа;
• с увеличением повторного давления величина влияния окружных остаточных напряжений, возникающих при повторном нагружении практически выравнивается с величиной влияния окружных остаточных напряжений, возникающих при вторичном нагружении.
При увеличении толщины стенки полого толстостенного с цилиндра с 9 до 14 мм, увеличивается толщина слоя со сжимающими остаточными напряжениями с 11,6 до 12 мм.
При увеличении предела текучести:
• увеличивается максимум сжимающих остаточных напряжений;
• толщина сжатого слоя практически не изменяется;
• влияние повторных деформаций увеличивается.
6) Разработана методика, которая позволяет теоретически обоснованно определить необходимое количество дорнующих колец и их диаметров для обеспечения требуемого размера и качества поверхностного слоя после дорнования.
Публикации автора
1) Токарев, А.Е. Распределение остаточных напряжений при дорновании с учетом повторных деформаций / А.Е. Токарев, П.Г. Мазеин (Переводится для системы Scopus).
2) Токарев, А.Е. Точность при дорновании / А.Е. Токарев, П.Г. Мазеин // Прогрессивные технологии в машиностроении (Сдана в редакцию для системы РИНЦ).
3) Токарев, А.Е. Методика проектирования дорнования / А.Е. Токарев, П.Г. Мазеин // Прогрессивные технологии в машиностроении (Сдана в редакцию для системы РИНЦ).
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.