Спосіб моделювання кінематики локальної пластичної деформації

Реферат: Спосіб моделювання кінематики локальної пластичної деформації полягає у тому, що деформують заготовку з однорідного матеріалу з кольоровими вставками смуг на бічній поверхні, яка контактує з прозорою стінкою осередку деформації, через яку виконують цифрову кінозйомку процесу зміни розмірів і положення кольорових смуг матеріалу заготовки в залежності від геометрії осередку деформації та зовнішнього тертя. Однорідний матеріал заготовки в осьовому перерізі осередку деформації, що моделюється, виконують у вигляді одного шару намагнічених кульок одного діаметра, які контактують між собою зі вставленими смугами кульок іншого кольору, при цьому переміщення кульок в осередку деформації, що моделюється, виконують без порушення їх розмірів та контактної взаємодії між кульками, також між кульками та поверхнями осередку деформації. UA 118653 U (54) СПОСІБ МОДЕЛЮВАННЯ КІНЕМАТИКИ ЛОКАЛЬНОЇ ПЛАСТИЧНОЇ ДЕФОРМАЦІЇ UA 118653 U UA 118653 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області техніки, а саме до фізичного моделювання локальної пластичної течії металу при обробці тиском, наприклад, волочінні, пресуванні, куванні і т. ін. Відомий спосіб моделювання кристалічної структури металу скупченням плаваючих бульбашок на поверхні мильного розчину (Феймановские лекции по физике. Вып. 7 / Фейман Р., Лейтон Р., Сен де М. -М.: "Мир", 1966. - 270 с). Суть цього методу полягає у тому, що переріз матеріалу являє собою контактуючі між собою завдяки силами поверхневого натягнення мильні бульбашки на поверхні рідини, і зміна їх взаємного положення (локального відносного зсуву) в процесі моделювання утворення структури матеріалу визначається візуально за результатами фотографування цього процесу. Недоліком цього методу є: 1. Обмеженість технологічних можливостей при моделюванні процесу пластичної деформації, коли міцність мильних бульбашок не дозволяє зберегти розміри, і призводить до їх руйнування при взаємодії з інструментом, що забезпечує зміну поперечного перерізу матеріалу, що деформується, в процесі пластичної деформації. 2. Складно відстежити зміну положень окремих бульбашок, що утворюють будь-який шар матеріалу заготовки при їх відносному переміщенні тому, що бульбашки не відрізняються за кольором. Найбільш близьким до запропонованого рішення є патент України на корисну модель № 108897, МПК G01B 11/16, 2016, згідно з яким деформують заготовку з пластичного матеріалу (пластиліну) зі вставками кольорових смуг на бічній поверхні, що контактують з прозорою стінкою матриці і одночасно виконують цифрову кінозйомку процесу переміщення та зміни форми кольорових смуг заготовки в залежності від геометрії осередку деформації та коефіцієнта зовнішнього тертя. Переваги методу деформації пластичної заготовки з кольоровими смугами на бічній поверхні в порівнянні з методом мильних бульбашок для дослідження кінематики процесу пластичної деформації полягають в тому, що цей метод забезпечує: 1. Зменшення трудомісткості при підготовці заготовки до експерименту; 2. Можливість практичної реалізації процесу пластичної деформації заготовки в осередку деформації, який геометрично подібний до осередку деформації в виробничих умовах; Недоліком запропонованого методу є те, що цим методом неможливо моделювати локальну зміну положення часток матеріалу в складі його кольорових смуг в процесі пластичної деформації, що зменшує точність визначення кінематичних параметрів процесу пластичної деформації в залежності від геометрії осередку деформації та зовнішнього тертя. Задачею корисної моделі є підвищення точності визначення кінематичних параметрів процесу пластичної деформації при моделюванні локальних переміщень матеріалу заготовки для певних умов зовнішнього тертя та геометричних параметрів осередку деформації, що дозволяє удосконалити відповідний процес пластичної деформації. Ця задача вирішується тим, що в способі моделювання кінематики локальної пластичної деформації, який полягає у тому, що деформують заготовку з однорідного матеріалу з кольоровими вставками смуг на бічній поверхні, яка контактує з прозорою стінкою осередку деформації, через яку виконують цифрову кінозйомку процесу зміни розмірів і положення кольорових смуг матеріалу заготовки в залежності від геометрії осередку деформації та зовнішнього тертя, згідно з корисною моделлю, однорідний матеріал заготовки в осьовому перерізі осередку деформації, що моделюється, виконують у вигляді одного шару намагнічених кульок одного діаметра, які контактують між собою зі вставленими смугами кульок іншого кольору, при цьому переміщення кульок в осередку деформації, що моделюється, виконують без порушення їх розмірів та контактної взаємодії між кульками, також між кульками та поверхнями осередку деформації; при моделюванні деформації заготовки в кожній серії експериментів змінюють шорсткість поверхонь осередку деформації, що моделюється (наприклад, наклеюванням на ці поверхні наждачного паперу різної зернистості). Суть способу полягає в тому, що локальна пластична деформація моделюється переміщенням кольорових кульок, які являють собою смугу матеріалу заготовки серед інших аналогічних намагнічених кульок однакового діаметра, які переміщують вздовж осередку деформації без їх руйнування і без порушення контакту між кульками, а також між кульками і контактними поверхнями осередку деформації, що моделюється. Це переміщення фіксується цифровою кінокамерою через прозору бічну стінку осередку деформації з наступним аналізом найбільш характерних фрагментів моделі локальної пластичної деформації в динаміці процесу та за допомогою фотографій в будь-який момент часу моделювання локальної пластичної деформації, в тому числі, при зміні шорсткості контактної поверхні осередку деформації, що моделюється, за рахунок наклеювання на ці контактні поверхні наждачного паперу з різною зернистістю. 1 UA 118653 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Спосіб реалізується наступним чином. На металеву основу встановлюють модель інструмента осередку деформації з немагнітного матеріалу, яка геометрично подібна осьовому перерізу інструмента в осередку деформації в виробничих умовах. Матеріал заготовки в осередку деформації, що моделюється, являє собою один шар намагнічених кульок одного діаметра на металевій основі, всередині яких встановлюють смугу з однорідних кольорових кульок, що забезпечує контакт між всіма кульками, а також між кульками та контактними поверхнями осередку деформації, що відповідає умовам плоскої деформації в виробничих умовах. Потім намагнічені кульки закривають прозорою бічною стінкою, що забезпечує контакт одного шару кульок з металевою основою при їх пересуванні в осередку деформації, що моделюється, без порушення розмірів кульок і їх контактної взаємодії між собою, між кульками і контактною поверхнею осередку деформації. Одночасно з переміщенням кульок через прозору бічну стінку осередку деформації, що моделюється, виконують цифрову кінозйомку, що дозволяє аналізувати модель локальної пластичної деформації як в динаміці процесу, так і по його окремим фотографіям в будь-який момент часу моделювання локальної пластичної деформації. Для аналізу впливу форми осередку деформації на локальну деформацію виготовляють модель осередку деформації з іншою конфігурацією контактних поверхонь без зміни їх шорсткості і вдруге виконують дослідження локальної пластичної деформації згідно з описаним вище способом. Для дослідження впливу зовнішнього тертя на локальну пластичну деформацію в кожному наступному експерименті змінюють шорсткість контактних поверхонь осередку деформації, що моделюється (наприклад, наклеюванням на ці поверхні наждачний папір різної зернистості). Використання запропонованого способу дозволяє підвищити точність визначення кінематичних параметрів процесу пластичної деформації за рахунок того, що поряд зі зміною конфігурації окремих шарів матеріалу заготовки в процесі їх переміщення по осередку деформації визначається локальне переміщення елементів цих шарів відносно один одного в залежності від геометрії осередку деформації та зовнішнього тертя. Запропонований спосіб пояснюється наступним прикладом 1. Приклад 1. Досліджувались локальні переміщення матеріалу заготовки в перерізі, який є перпендикулярним до осі волочіння при деформації заготовки в монолітній конусній волоці з кутом конусності α=12°. На металеву основу 1 встановлюють модель волоки (інструмента) 2 в осьовому перерізі осередку деформації в масштабі 12:1 з текстоліту (фіг. 1та фіг. 2). В осередку деформації, що моделюється, на металевій основі розташовують в один ряд намагнічені кульки 3 діаметром 5 мм між якими встановлюють смугу з аналогічних темних кульок 4 (фіг. 1) і закривають зверху прозорою бічною стінкою (на фіг. 1 умовно не показано). Потім переміщують модель волоки (інструмента) вздовж осі волочіння з рівномірною швидкістю v в (фіг. 2), при цьому кульки 3 і 4 переміщуються відносно моделі волоки 2 вздовж осі волочіння зі швидкістю vш. Процес переміщення кульок вздовж осередку деформації, що моделюється, фіксується цифровою кінокамерою. На фіг. 1 показано фотографію початку процесу переміщення темних кульок 4 у складі виділеною смуги матеріалу заготовки. На фіг. 2 показано фотографію моменту часу переміщення темних кульок у складі виділеної смуги, яка змінює свою конфігурації всередині осередку деформації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб моделювання кінематики локальної пластичної деформації, який полягає у тому, що деформують заготовку з однорідного матеріалу з кольоровими вставками смуг на бічній поверхні, яка контактує з прозорою стінкою осередку деформації, через яку виконують цифрову кінозйомку процесу зміни розмірів і положення кольорових смуг матеріалу заготовки в залежності від геометрії осередку деформації та зовнішнього тертя, який відрізняється тим, що однорідний матеріал заготовки в осьовому перерізі осередку деформації, що моделюється, виконують у вигляді одного шару намагнічених кульок одного діаметра, які контактують між собою зі вставленими смугами кульок іншого кольору, при цьому переміщення кульок в осередку деформації, що моделюється, виконують без порушення їх розмірів та контактної взаємодії між кульками, також між кульками та поверхнями осередку деформації. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при моделюванні деформації заготовки в кожній серії експериментів змінюють шорсткість поверхонь осередку деформації, що моделюється (наприклад, наклеюванням на ці поверхні наждачного паперу різної зернистості). 2 UA 118653 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3