Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 82 ТЕХНОЛОГИЯ УДК 621.787:621.7.011 РАЗВИТИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ЗАДАЧИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТА И ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ А.А. КРЕЧЕТОВ, канд. техн. наук, доцент ( КузГТУ, г. Кемерово ) Поступила 23 июля 2014 Рецензирование 21 августа 2014 Принята к печати 29 августа 2014 Кречетов А.А. – 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, e-mail: krechetov@mmfkuzstu.ru Для проектирования упрочняющих технологических процессов, обеспечивающих заданные эксплуата- ционные свойства деталей машин, разработан аппарат механики технологического наследования. Ключевым вопросом, определяющим достоверность разрабатываемых технологических решений, является адекват- ность расчета показателей механического состояния в очаге деформации реальным процессам, которые про- исходят в металле поверхностного слоя при обработке. Традиционный подход к решению задач контактного взаимодействия обрабатываемой детали и инструмента имеет ряд недостатков, обусловливающих возмож- ность появления значительных погрешностей при расчете. В работе предложен подход к решению контакт- ной задачи путем включения в систему уравнений метода конечных элементов аппроксимации контактной поверхности, приведен пример расчета в упругой постановке для линейного треугольного элемента. Отмече- но, что предложенное решение имеет ряд преимуществ по сравнению с решением, которое можно получить с использованием промышленных CAE-систем, использующих для расчета напряженно-деформированного состояния метод конечных элементов. Ключевые слова: механика технологического наследования, упрочняющие технологические процессы, моделирование процессов обработки, метод конечных элементов, контактная задача. Введение Одним из наиболее развитых подходов, по- зволяющих на стадии технологической подго- товки производства обеспечить высокие показа- тели усталостной прочности изделий, является проектирование упрочняющих технологических процессов на основе механики технологическо- го наследования [1]. В соответствии с основными положения- ми механики технологического наследования ключевым для обеспечения эксплуатационных свойств является механическое состояние ме- талла поверхностного слоя. Основными пока- зателями механического состояния являются степень деформации сдвига  , которая харак- теризует накопленную деформацию материала; степень исчерпания запаса пластичности  , ко- торая характеризует накопленную поврежден- ность металла и тензор остаточных напряжений 1-го рода    îñò T , формирующиеся после обра- ботки. Накопление деформации и исчерпание запаса пластичности металла поверхностного слоя про- исходит последовательно на протяжении каждой операции обработки и последующей эксплуа- тации. При этом каждая операция обработки и эксплуатация рассматриваются как стадии на- гружения. Использование показателей механического состояния дает возможность не только харак- теризовать результат упрочняющей обработ-