Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 7 ТЕХНОЛОГИЯ модели или предназначены для изотропных ма- териалов, или основываются на теории пластич- ности анизотропных сред, в исходные уравне- ния которой не входят в явном виде параметры кристаллографической ориентации структуры и константы кристаллической решетки, являю- щиеся причиной возникновения анизотропии свойств [4–6]. Следовательно, нет и оснований для непосредственного анализа деформацион- ных возможностей металла в конкретной опе- рации, определения условий формирования и наиболее эффективного использования направ- ленности свойств заготовок. Анизотропия с практической точки зрения может быть как полезной, так и вредной. Клас- сическим примером неблагоприятного проявле- ния анизотропии является образование фестонов при вытяжке, величина которых определяется интенсивностью «кубической» текстуры (со- вместно с текстурой Госса) и долей бестекстур- ной составляющей [7]. Аналогичные проблемы возникают при изготовлении деталей методами гибки, обтяжки, формовки и отбортовки [8]. Склонностью к формированию в листах при прокатке неблагоприятной кристаллографиче- ской ориентации структуры [9] объясняются и малые деформационные возможности большин- ства алюминиевых сплавов [10]. При последую- щем пластическом формообразовании деталей из таких материалов возникает неравномерное развитие деформаций по толщине листа. Вслед- ствие этого происходит чрезмерное утонение заготовок в местах интенсивной деформации и разрушение [11–12]. Полезное влияние текстуры проявляется в улучшении технологической пластичности ма- терила, уменьшении сопротивления деформации при обработке давлением, повышении механи- ческих свойств. Например, исследования, прове- денные авторами [13], подтвердили возможность повышения предельного коэффициента обтяжки за счет формирования при прокатке листов из алюминиевого сплава В95 преимущественных ориентировок {011}<100> и {023}<100>. В ряде работ также показано отрицательное влияние неблагоприятной текстуры на характе- ристики усталости материалов, в частности, на скорость роста усталостной трещины [14–16]. Так, например, текстура деформационного типа в сравнении с рекристаллизационным типом способствует снижению скорости распростране- ния усталостных трещин [15]. Многочисленные работы подтверждают преимущественный рост усталостных трещин по определенным кри- сталлографическим направлениям, например, в титановом сплаве Ti-6Al-4V наиболее легко раз- виваются трещины в плоскости (0002) [14], а в плитах из алюминий-литиевого сплава 8090 – в направлении {110}<112> [16]. В целом скорость распространения усталостных трещин меньше в материалах с ярко выраженной текстурой, чем в изотропных [16]. Как показано в работах [8, 17], рациональ- ная анизотропия является серьезным фактором интенсификации процессов формообразования материалов и повышения эксплуатационных ха- рактеристик изделий в определенных направле- ниях. Поэтому необходимо разрабатывать моде- ли для анализа пластического деформирования анизотропных высокотекстурированных мате- риалов. В данной статье на примере моделирования процесса вытяжки в программе LS-DYNA при- ведены результаты практической реализации пользовательской модели материала, учитыва- ющей в явном виде параметры кристаллографи- ческой ориентации структуры и константы кри- сталлической решетки. Методика исследования Для того чтобы в ходе компьютерного моде- лирования учесть кристаллографическую ори- ентацию структуры и сформулировать требо- вания к ней, использовалась модель материала, состоящая из следующих элементов [18–19]. 1. Критерий пластичности, учитывающий параметры кристаллографической ориентации и кристаллической решетки в явном виде [20]:     1 { }[ ] { } 2 p T i D , (1) где  i – интенсивность напряжений;  { } и  { } T – вектор-столбец и строка, содержащие компонен- ты тензора напряжений;   p D – материальный тензор: