Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 38 ТЕХНОЛОГИЯ а б Рис. 5. Электрическое напряжение на калибрующем шунте, регистрируемое в процессе циклической деформации свинцовой полосы: а – необработанный входящий сигнал; б – обработанный сигнал известного КПД двигателя привода ( 0,886 η = ) позволяют рассчитать среднее значение полной затрачиваемой механической мощности: ìåõ ýë ÿ ñð ñð ñð ø ø ø ñð ñð / , P P EI EI EU R = η = η = = η = η где ìåõ P , ýë P – соответственно механическая и электрическая мощность; 198 E =  – за- регистрированная ЭДС двигателя; ÿ ø I I = – ток якоря (шунта); ø 3 0, 75 10 R − = ⋅ Îì – со- противление калибрующего шунта; среднее значение напряжения на калибрующем шунте в эксперименте зарегистрировано на уровне ø 3 ñð 8, 7 10 U − = ⋅  . Указанная мощность содержит затраты на пластическое деформирование заготовки, ве- личина которых служит важным источником информации о процессе пластического формо- изменения образца в условиях сложного нагру- жения, а также различные динамические и те- пловые потери. Для выделения составляющей полной механической мощности, расходуемой непосредственно на необратимое циклическое деформирование металлоизделия, принято сле- дующее предположение: мощность диссипации энергии за счет трения в узлах установки не за- висит от величины активной нагрузки (давления на поверхности контакта боковых стенок и пода- ющих плит с заготовкой). В этом случае экспери- ментально зафиксировать мощность деформиро- вания можно на основе простого опыта – замера напряжения на шунте при работе установки без деформирования образца (при тех же частотах вращения вала). Анализ электрического сигна- ла показывает, что в этом случае напряжение на калибрующем шунте слабо меняется в ходе про- цесса, средняя величина зарегистрирована на уровне 0 2, 0 U = ø ñð ìÂ. Таким образом, средняя мощность пластиче- ского деформирования ä ñð P может быть найдена в следующем виде: ( ) ä ø ø ø ñð ñð ñð 0 / , P E U U R = η − 3 ä ñð 3 0,886 198(8, 7 2, 0)10 1567 (0, 75 10 ) P − − ⋅ − = = ⋅ Âò. Полученные значения средней мощности де- формирования и интенсивности необратимых деформаций использованы для верификации расчетного конечно-элементного комплекса LS- DYNA при решении задачи стесненного сило- вого сдвига. Ключевыми особенностями модели процесса в LS-DYNA являются: – использование трехмерного конечного эле- мента (тип Solid164) в ALE-формулировке, ре- комендованной разработчиками пакета для про- цессов с существенным изменением формы тел; необходимость рассмотрения трехмерной мо- дели обусловлена наличием сил трения на всех контактных поверхностях; – выбор в качестве физических соотноше- ний для материала заготовки модели изотропно упрочняющегося тела (на основе эксперимен- тальных данных по одноосному сжатию исполь- зован степенной закон упрочнения); – задание контакта на границах тел законом сухого трения Кулона-Амонтона с переходом в трение Прандтля при достижении предельного значения касательных напряжений; – задание нагрузки посредством кинемати- ческих граничных условий, определенных на базе 3D-моделирования установки в программе T-Flex CAD.