22138

Метод верхней оценки

Лекция

Производство и промышленные технологии

Сущность метода верхней оценки заключается в разбиении заготовки на жесткие блоки наделённые возможностью относительного скольжения и составлении баланса мощностей внешних и внутренних сил. При этом мощность пластической деформации рассчитывается как сумма мощностей сил трения по всем поверхностям скольжения жестких блоков относительно друг друга и инструмента. Скорости скольжения рассчитываются путём построения годографа скоростей. Строят годограф скоростей и определяют все скорости относительного скольжения всех блоков.

Русский

2013-08-04

162.5 KB

33 чел.

Тема №11 «Метод верхней оценки»

  1.  Экстремальные теоремы идеальной пластичности.
  2.  Сущность метода верхней оценки.
  3.  Примеры разбиения заготовки на блоки, при анализе различных операций ОМД методом верхней оценки.

Статическая теорема: Нагрузка, соответствующая статически возможному состоянию, меньше чем действительная нагрузка.

Статически возможным состоянием тела называют такое, для которого удовлетворены условия на поверхности тела для напряжений и уравнения равновесия в каждой точке тела, а точки, изображающие напряжённое состояние в пространстве напряжений σіј для различных материальных точек тела лежат или внутри поверхности пластичности или на ней.

Кинематическая теорема: Нагрузка, соответствующая кинематически возможному состоянию, больше чем действительная нагрузка.

Кинематически возможным состоянием тела называют такое состояние, для которого удовлетворены условия на поверхности для скоростей (перемещений) и условия совместности деформаций в каждой точке тела. Уравнения равновесия могут быть не удовлетворены во всех точках тела. Точки, изображающие напряженное состояние в пространстве напряжений, лежат на поверхности пластичности.

Сущность метода верхней оценки заключается в разбиении заготовки на жесткие блоки, наделённые возможностью относительного скольжения и составлении баланса мощностей внешних и внутренних сил. При этом мощность пластической деформации рассчитывается как сумма мощностей сил трения по всем поверхностям скольжения «жестких блоков» относительно друг друга и инструмента. Скорости скольжения рассчитываются путём построения годографа скоростей. Метод позволяет оценить силу деформирования, удельную силу деформирования, определить направления перемещений частей заготовки.

Метод применяется для плоских и осесимметричных задач, известны случаи и для объёмных задач.

Алгоритм:

  1.  Оценивают среднее значение интенсивности деформации в заготовке (среднее значение интенсивности скорости деформации) и для температуры штамповки по диаграмме деформирования данного металла определяют напряжение течения металла σs, τss/√3.
  2.  Принимают закон трения, обычно по Зибелю: .
  3.  Заготовку разбивают на блоки, удовлетворяя кинематически возможному состоянию.
  4.  Строят годограф скоростей и определяют все скорости относительного скольжения всех блоков.
  5.  Составляют баланс мощностей и определяют силу деформирования, затем удельную силу деформирования.

 Баланс мощностей имеет вид: ,

где Pд - составляющая силы деформирования, параллельная  Vd – скорость деформирования, Vkj -скорость скольжения j-го блока относительно инструмента (штампа), lkj - длинна стороны ј – блока, b – размер заготовки в направлении перпендикулярном lkj , Vi - скорость скольжения блока относительно соседнего, li – длина стороны блока (располагается внутри заготовки).

При разбиении заготовки на блоки необходимо обеспечить, чтобы составляющие скорости блоков, перпендикулярные к сторонам li блоков, не претерпевали разрывов.

Относительные скорости скольжения (касательные составляющие) определяют по годографу скоростей.

Годограф скоростей представляет собой совокупность векторов скоростей перемещения блоков относительно друг друга, относительно неподвижного инструмента.

Годограф содержит точку – полюс, с которой  отождествляется нулевая скорость.

Годограф строится в произвольном масштабе, например: отрезку длиной r=5 мм.-  соответствует скорость  Vд [м/сек].

Направление соответствующих векторов на годографе определяется ориентацией плоскостей скольжения блочного поля и направлением перемещения подвижного инструмента.

Рис.1. Блочное поле при вдавливании пуансона в заготовку.

Блоки в форме треугольников могут перемещаться, если начнёт перемещаться пуансон в направлении Vд.

Алгоритм построения годографа:

  1.  Отмечают точку – полюс 0.
  2.  От полюса в направлении Vд в принятом масштабе, откладывают вектор 05.
  3.  Через конец вектора 05 проводим линию параллельную линии скольжения на блочном поле блоков 1 и 5, а через полюс 0 линию параллельную линии скольжения блоков 0 и 1, точка пересечения этих линий определяет вектора: 01 и 51.

01 – скорость скольжения блока 1 относительно 0.

51 – скорость скольжения блока 5 относительно 1.

4. Через точку 1 проводим линию параллельную линии скольжения блоков 1 и 2, а через полюс линию параллельную линии скольжения блоков 0 и 2, точки пересечения этих линий определяют вектора 02 и 12.

02 – скорость блока 2 относительно 0-го.

12 - скорость блока 2 относительно 1-го.

  1.  Через точку 2 проводим линию параллельную линии скольжения блоков 2 и 3, а через полюс 0 линию параллельную линии скольжения блоков 3 и 0, точка пересечения этих линий определяет вектора: 03 и 23.

03 - скорость скольжения блока 3 относительно 0.

23. - скорость скольжения блока 3 относительно 2.

Так как блочное поле в данном случае симметрично, то годограф для его левой половины не строится, при составлении баланса мощностей соответствующие слагаемые умножаются на 2.

l12=l23=l03=l10=a/(4cosa)

 где Vд  [м/с]   r [мм],  lij подставляем в [м].

– получим как функцию f(a)

Если взять производную от (1) по α и прировнять её к 0, то, решив последнее уравнение можно найти α при котором  – принимает минимальное значение: α=55º.

Рис.2. Обратное выдавливание: а- блочное поле; б- годограф.

Рис.3. Прямое выдавливание: а- блочное поле; б- годограф.

Углы  и  связаны между собой:       

Рис.4. Штамповка удлинённой (осесимметричной) поковки с симметричным расположением плоскости разъёма.

 

Рис.5. Высокая кольцевая осесимметричная (удлинённая с симметричными рёбрами) поковка с симметричным расположением плоскости разъёма.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19603. Побудова простого креслення об’єкта проектування 21.48 KB
  Урок 5. Побудова простого креслення обєкта проектування 1 год. Мета уроку. Формування вмінь користуватися креслярським інструментом наносити розміри на кресленні; оформляти технічний рисунок креслення обєкта проектування. Розвивати просторову уяву. Виховувати о
19604. Конструкційні матеріали та їх види 26.42 KB
  Урок 6. Конструкційні матеріали та їх види 2 год. Мета уроку. Засвоєння знань про види та способи вибору конструкційних матеріалів; формування практичних вмінь визначати види конструкційних матеріалів за їх властивостями; сприяти розвитку памяті. Виховувати інтерес ...
19605. Види та способи вибору конструкційних матеріалів. Породи дерев та їх будова 102.03 KB
  Урок 7. Види та способи вибору конструкційних матеріалів. Породи дерев та їх будова 1год. Мета уроку. Засвоєння знань про породи деревини та її будову сортамент виготовлення шпону фанери ДВП ДСП та їх призначення; формування умінь здійснювати вибір матеріалу для виг...
19606. Техніка. Короткі відомості з історії розвитку техніки 31.2 KB
  Техніка і технологічні процеси виготовлення виробів з конструкційних матеріалів Урок 8. Техніка. Короткі відомості з історії розвитку техніки 1 год. Мета. Засвоєння знань про історію розвитку техніки та роль машин у сучасному виробництві і побуті як знарядь праці; п
19607. Типові та спеціальні деталі. Види з’єднань 28.39 KB
  Урок 9. Типові та спеціальні деталі. Види зєднань 1 год. Мета уроку. Засвоєння знань про типові та спеціальні деталі види зєднань формування практичних вмінь у зєднанні деталей. Розвиток в учнів памяті. Виховання основ культури праці. Обєкт навчальної праці: мех...
19608. Ознайомлення з механізмами у шкільній майстерні 77.59 KB
  Урок 10. Ознайомлення з механізмами у шкільній майстерні 1 год. Мета. Засвоєння знань про графічне зображення механізмів кінематичні схеми. Формування вмінь виконувати графічне зображення деталей і механізмів. Розвивати просторову уяву. Виховувати інтерес до технік...
19609. Виробничий процес. Етапи виготовлення виробу. Прийоми вимірювання лінійкою і кутником 31.79 KB
  Урок 11. Виробничий процес. Етапи виготовлення виробу. Прийоми вимірювання лінійкою і кутником 1 год. Мета уроку. Засвоєння знань про виробничий процес етапи виготовлення виробу вимірювання і розмічання; формування вмінь вимірювати і розмічати заготовки. Розвивати т
19610. Прийоми пиляння фанери ножівкою 58.93 KB
  Урок 12. Прийоми пиляння фанери ножівкою 1 год. Мета уроку. Засвоєння знань про способи пиляння деревини. Засвоєння вмінь виконувати пиляння фанери ножівкою. Розвивати окомір. Виховувати акуратність дисциплінованість. Обєкт навчальної праці: кухонна дошка Облад...
19611. Прийоми пиляння фанери лобзиком 26.59 KB
  Урок 13 14. Прийоми пиляння фанери лобзиком 2 год. Мета уроку. Формування вмінь виконувати пиляння фанери лобзиком; закріплення знань про пиляння деревини. Розвивати точність окомір. Виховувати акуратність виконавчу дисципліну творче ставлення до праці. Обєкт нав...