Красновейкин В.А., Козулин А.А., Скрипняк Н.В., Скрипняк В.А

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СПЛАВОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ

Томский государственный университет, Томск, Россия,

[email protected]

Методы интенсивной пластической деформации (ИПД) широко используют- ся для получения сплавов с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой, обладающих высокими прочностными свойствами. Определение режимов прессования, приво- дящих к формированию в объеме материала УМЗ структуры, является сложной трудозатратной и дорогостоящей задачей. Численное моделирование процессов деформации с учетом структурных превращений сокращает сроки и затраты на оп- ределение оптимальных режимов ИПД.

В работе представлена постановка задачи и результаты моделирования дина- мики канального прессования титана ВТ1-0 и магниевого сплава Ма-2, рассмотре- ны закономерности развития ИПД при использовании двух схем прессования – равноканального углового прессования и схемы прессования с использованием ка- нала переменной формы.

Процесс интенсивной пластической деформации моделировался с использо- ванием метода частиц (SPH). Механическое поведение материала описывается в лагранжевой постановке системой уравнений, включающей уравнения сохранения массы, импульса и энергии, нелинейное определяющее уравнение, эволюционные уравнения для параметров модели, учитывающих структуру и возникновение пор и микротрещин.

Определяющее уравнение используется в виде соотношений для давления и девиатора тензора напряжений. Образование повреждений материала описывается в рамках подхода механики сред с повреждениями. Предполагалось, что до дефор- мирования материал не поврежден. При определении степени поврежденности ма- териала учитывается предельная эквивалентная пластическая деформация в усло- виях растяжения до макроскопического разрушения, а также величина пластиче- ской деформации, при которой начинается зарождение повреждений при отсутст- вии давления. Поверхность течения среды с повреждениями определена в предпо- ложении о кинематическом упрочнении вследствие возрастания внутренних ори- ентированных напряжений и изотропного разупрочнения, обусловленного ростом поврежденности.

Для описания зависимости напряжения течения от среднего размера субзер- на, скорости деформации, степени пластической деформации, температуры приме- нялась модель, учитывающая температуру деформации, средний размер зерна, ско- рость эквивалентной пластической деформации.

С помощью разработанной физико-математической модели проведены пара- метрические исследования закономерностей процессов деформации, возможного разрушения и упрочнения сплавов в процессе канального прессования, а также оп- ределены критические скорости прессования, не приводящие к повреждению мате- риала и оптимальные параметры режимов прессования для достижения требуемых физико-механических характеристик материалов и размеров зерен.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Минобрнауки ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009– 2013 г. № П666 от 19 мая 2010 г., № П1247 от 07 июня 2010г и гранта Президен- та Российской Федерации МК-3066.2012.8.

Дата добавления: 2017-01-14