Influence of Technology of Hot Forming of Plates from Aluminum Alloys Al-Cu-Li-Zn and Al-Zn-Mg-Cu on Resistance to Fatigue Fracture

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 4 2020 103 MATERIAL SCIENCE точек на поверхности плиты ( рис . 6, a ). Анализ отклонений показал , что приложение аналогич - ных эксперименту граничных условий для тех же временных рамок и материала дает отклоне - ние расчетной плиты ( маркер 1 ) от целевой фор - мы , но в абсолютных величинах меньшее , чем отклонение формы плиты в эксперименте ( мар - кер 2 ) от целевой . Результат моделирования пли - ты получился отличным от целевой формы , что можно объяснить : 1) простотой модели ползуче - сти , неучетом температурных эффектов и слож - ности реологии материала ( различие свойств ползучести при растяжении и сжатии , анизотро - пия свойств ползучести ); 2) неудачным выбором перемещений пуансонов вдоль оси Z ; 3) неудач - ным вариантом размещения пуансонов . На рис . 7 приведены результат сравнения формы плиты , рассчитанной в пакете MSC.Marc 2012, и целевой формы плиты для материла В 95. Сравнение моделей двух тел проводилось по мере Хаусдорфа в программе MeshLab. Модели выгружались в программу в виде координат уз - лов . Мера Хаусдорфа определялась как кратчай - шее расстояние от ближайших точек двух моде - лей . На шкале приведена разница координат по оси Z между близкими точками . На рис . 8 приведены сетки панелей в изо - метрической проекции для деформированной и целевой формы . Рисунок демонстрирует разни - цу проекций панели для координатных плоско - стей XZ и YZ . Поскольку в данном случае дефор - мации плиты были небольшими , то визуально сложно оценить разницу поверхностей плит , поэтому оптимальным остается сравнение форм средствами MeshLab. На рис . 9 приведена конфигурация плиты из алюминиево - литиевого сплава В -1461, получен - ная при моделировании КЭ для случая темпера - туры деформирования T , равной 470 °C. Стоит отметить , что для принятого закона ползучести уровень остаточных напряжений в плите при данной температуре не превышает 1,7 МПа . Од - нако нужно учитывать , что уровень остаточных напряжений повысится при охлаждении плиты до нормальной температуры . По представленному выше алгоритму срав - нения геометрии двух плит было проведено сравнение рассчитанной при моделировании формы плиты с целевой формой плиты для спла - ва В -1461. Рис . 8. Вид сетки конечных элементов для деформированной панели : a – проекция панели на плоскость YZ ; c – проекция на плоскость XZ . Для це - левой панели : b – проекция панели на плоскость YZ ; d – проекция на плоскость XZ Fig. 8. Finite element mesh view for a deformed panel: a – panel projection onto the YZ plane; c – projection onto the XZ plane. For the panel: b – projec- tion of the panel on the YZ plane; d – projection onto the XZ plane На рис . 10 показана разница между формами в результате моделирования плиты № 2 и целе - вой формой плиты при заданном расположении и перемещении штоков установки , взятыми как в эксперименте . Шкала показывает разницу бли - жайших точек двух форм по мере Хаусдорфа в направлении оси OZ. На рисунке видно несовпа - дение форм плит . Из приведенного сравнения можно сделать вывод о необходимости поста - новки и решения обратной задачи формообра - зования с учетом свойств физической нелиней - ности материала плиты и ее упругой разгрузки после деформирования . Один из подходов к ре - шению данной задачи приведен в работе [20]. Стоит отметить , что прогнозированием свойств исследуемых сплавов при длительном воздей - ствии повышенных температур , в том числе с использованием более сложных законов ползу - чести , занимаются авторы работ [21–23]. Для исследователей основными задачами поиска яв - ляются определение взаимосвязи концентрации дислокаций в металлах со скоростью деформи - рования и значением предельной деформации