Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 4 2018 11 TECHNOLOGY выбрано значение Penetration tolerance, равное 0,05 (factor). В плоскости главных деформаций (см. рис. 1) перемещение очага деформации дискретно: но- вый возникает со смещением от предыдущего на величину выбранной подачи S = 0,1 мм/об. Учет этого обстоятельства является новизной модели и позволяет определять деформацион- ные параметры и остаточные напряжения с уче- том эффекта упрочняемого тела. В исходном положении индентор располагался относительно поверхности с зазором 0,05 мм. На первом и всех последующих нечетных шагах моделирования осуществлялось нагружение – индентор смещался в направлении поверхно- сти на величину, предполагающую внедрение и создание заданного натяга. На втором и всех последующих четных шагах моделирования осуществлялась разгрузка – индентор отводился от поверхности на исходное расстояние с одно- временным перемещением вдоль поверхности на величину подачи. Для рассматриваемой модели было реализо- вано 300 шагов (150 – нагружение, 150 – разгруз- ка). При этом с учетом принятой величины по- дачи длина обработанной траектории составила l = S · n /2 = 15 мм. Основная идея моделирования заключалась в том, что некоторое сечение моделируемого фраг- мента (отрезок AB , рис. 3) расположено таким образом, что при первом нагружении оно еще не находится, а при последнем – уже покинуло пространство ОД. Так, в рассматриваемой моде- ли расстояние от такого сечения в направлении подачи до исходного и до конечного положения индентора составило соответственно l 1 = 5 мм и l 2 = 10 мм (рис. 3). Определение положения AB для каждой мо- дели осуществлялось отдельно исходя из следу- ющих соображений (см. рис. 3): – сечение должно находиться в направлении движения подачи относительно стартового по- ложения индентора; – модель должна иметь достаточное коли- чество шагов нагружения, т. е. имитировать до- статочное количество оборотов детали и длину обработанной поверхности для появления зоны возможного расположения отрезка AB ; – на первом шаге моделирования (внедрение индентора) значения всех компонентов пласти- ческой деформации в предполагаемой зоне рас- положения должны быть нулевыми или прене- брежимо малыми; – значения показателя схемы напряженно- го состояния на первом (нагружение) и втором (разгрузка) (как и на предпоследнем и послед- нем) шагах моделирования в выбранном сечении должны быть примерно равными, что говорит о том, что рассматриваемое сечение еще не вошло (или уже покинуло) в пространство ОД. Как показали результаты предварительно- го моделирования, выбор расположения рас- сматриваемого сечения внутри выделенной на рис. 3 зоны не играет значительной роли, так как в пределах этой зоны основные параметры на- пряженно-деформированного состояния изме- няются незначительно. Таким образом, в процессе реализации всех шагов моделирования выбранный отрезок че- рез пространство ОД и является моделью имен- но того сечения по глубине обработанного ПС, в котором произошло накопление деформаций, частичное исчерпание запаса пластичности и формирование тензора ОН, которые могут быть определены с учетом изменяющихся свойств металла. На рис. 5 в качестве примера представ- лено распределение компонентов пластической деформации после первого и 299-го шагов на- гружения. Результаты и обсуждение После решения модели в выделенном сече- нии AB для каждого шага моделирования фик- сировались следующие значения: координаты узлов, составляющие вектора смещений узлов, компоненты тензора упругой, пластической и суммарной упругопластической деформации, а также компоненты тензора напряжений: напря- жений под нагрузкой для нечетных шагов моде- лирования (шагов нагружения), промежуточных остаточных напряжений для четных шагов мо- делирования (шагов разгрузки) и итоговых оста- точных напряжений для последнего четного шага моделирования, когда рассматриваемое сечение покинуло пространство очага деформации. Рассмотрим подробнее значения компонен- тов напряженно-деформированного состояния на двух последних шагах моделирования: шаг 299 (нагружение) и шаг 300 (разгрузка) (рис. 6 и табл. 2).