Моделирование напряженно-деформированного состояния при упруго-пластическом изгибе листовой заготовки и оценка кривизны в процессе ее упругой разгрузки

Авиационная и ракетно-космическая техника

2025. Т. 32. № 4. С. 112-125.

Авторы

Феоктистов С. И.1*, Марьин С. Б.1**, Лозовский И. В.2***, Кравченко А. К.1****

1. Комсомольский-на-Амуре государственный университет (КнАГУ), ул. Ленина, 27, Комсомольск-на-Амуре, 681013, Россия
2. Комсомольский-на-Амуре государственный университет, КнАГУ, 27, Комсомольск-на-Амуре, Хабаровский край, 681013, Россия

*e-mail: serg_feo@mail.ru
**e-mail: maryinsb@mail.ru
***e-mail: Lozovcky@yandex.ru
****e-mail: ek74@list.ru

Аннотация

Авторами было проведено комплексное исследование, направленное на изучение напряженно-деформированного состояния листовой заготовки в условиях упругопластического изгиба и оценку изменения кривизны при последующей упругой разгрузке материала, состоящее из следующих этапов. С помощью моделирования был проведен численный эксперимент, результаты которого позволили получить уравнение, отражающее зависимость между моментом, возникающим при изгибе листовой заготовки с одновременным радиальным сжатием, и изменением кривизны нейтрального слоя заготовки в процессе ее упругой разгрузки. Полученное соотношение дает возможность рассчитать величину остаточных напряжений и точное значение конечной кривизны готовой детали. В рамках автоматизации процессов расчета авторами была разработана программа, позволяющая определять оптимальный радиус заготовки и прогнозировать распределение нормальных напряжений после снятия деформирующей нагрузки. Результаты теоретического анализа были использованы для проектирования специальной технологической оснастки, предназначенной для серийного производства деталей гидрогазовых систем летательных аппаратов цилиндрической формы методом штамповки в эластосыпучей среде. Применение разработанной оснастки обеспечивает снижение затрат на изготовление, высокую степень формообразования, минимальный эффект пружинения. Для подтверждения корректности предложенных моделей и решений был изготовлен опытный штамп и проведен эксперимент по свертыванию трубы. Результаты экспериментальных исследований подтвердили хорошую сходимость расчетных и реальных значений основных показателей качества изготавливаемых деталей.

Ключевые слова:

изготовление труб и профилей, летательные аппараты, свертывание листовой заготовки, упруго-пластический изгиб, эластосыпучая среда, моделирование напряженно-деформированного состояния

Список источников

  1. Евдокимов Д.В., Алексенцев А.А., Ахтамьянов Р.М. Разработка комплексной методики оценки отклонений формы изделия и его ресурса в зависимости от технологических остаточных напряжений // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 164-173. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180659 EDN OIOBIO
  2. Железнов Л.П. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости некруговой композитной цилиндрической оболочки при внешнем давлении // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 75-84. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180650 EDN DSUPTW
  3. Ахмед Солиман М.Э., Курлаев Н.В., Шайдуров С.В. Совершенствование технологии электромагнитного обжима патрубка с жалюзи системы воздухообмена летательных аппаратов путем численного моделирования // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 3. С. 96-105. EDN HVUIVC
  4. Подрез Н.В., Говорков А.С. Разработка методики оценки технологичности конструкции изделия на основе 3D-модели изделия машиностроения // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 1. С. 198-207. DOI: 10.34759/vst-2023-1-198-207
  5. Амосов А.П., Воронин С.В., Лобода П.С. и др. Определение влияния поверхностного натяжения на механические свойства алюминиевого сплава методом компьютерного моделирования // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 214-222. DOI: 10.34759/vst-2020-2-214-222
  6. Потянихин Д.А., Синельщиков А.А., Мин К.Х. Моделирование напряженно- деформированного состояния трубчатой заготовки при раздаче средней части по жесткой матрице // Морские интеллектуальные технологии. 2021. № 2-2(52). С. 105-110. DOI: 10.37220/MIT.2021.52.2.059 EDN PIOSJL
  7. Чернявский Д.И., Чернявский Д.Д. Исследование упругопластического изгиба листовой заготовки различной толщины при ее вальцевании // Омский научный вестник. 2023. № 2(186). С. 44-54. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-186-44-54. EDN WSRGEE
  8.  Чернявский Д.И., Чернявский Д.Д. Исследование упругопластического изгиба листовой заготовки различной толщины при ее гибке с учетом эффекта пружинения // Омский научный вестник. 2024. № 2(190). С. 5-14. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-190-5-14 EDN VQZRGI 
  9. Хамин О.Н. Приближенная оценка силовых параметров при штамповке выдавлением полых заготовок // Современные материалы, техника и технологии. 2020. № 5(32). С. 128-134. DOI: 10.47581/2020/30.10.2020/SMTT/32.5.021 
  10.  Кузнецов А.К., Лозовский И.В., Марьин С.Б. Применение эластосыпучих сред при изготовлении профилей из листовых заготовок // Наука, инновации и технологии: от идей к внедрению: Сборник трудов II Международной научно-практической конференции молодых ученых (14–18 ноября 2022; Комсомольск-на-Амуре). Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГУ, 2022. Т. 2. С. 277–279.
  11.  Лозовский И.В., Седунов Я.А. Моделирование процесса формообразования полупатрубка гидрогазовой системы летательного аппарата. // Наука, инновации и технологии: от идей к внедрению: сборник трудов II Международной научно-практической конференции молодых ученых (14–18 ноября 2022; Комсомольск-на-Амуре). Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГУ, 2022. Т. 2. С. 288–291.
  12.  Feoktistov S.I., Soe K.Z. Identification for technological capabilities of titanium and aluminum alloys in deep drawing process // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299, pp. 628–633. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.299.628 
  13.  Andrianov I.K., Stankevich A.V. Finite-element model of the shell-shaped half-pipes forming for blanks behavior investigating during corrugating at the stamping // International Science and Technology Conference “EastConf” (01-02 March 2019; Vladivostok, Russia). DOI: 10.1109/EastConf.2019.8725322 (In Russ.).
  14. Кузнецов А.К., Лозовский И.В., Марьин С.Б. Совершенствование технологического процесса гибки листовых заготовок с применением эластичных сред // Исследования и перспективные разработки в машиностроении: сборник трудов VII Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (22–23 сентября 2022; Комсомольск-на-Амуре). Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГУ, 2022. С. 232–236.
  15. Горбунов М.Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве самолетов. М.: Машиностроение, 1981. 224 с.
  16. Сторожев М.В., Попов Е.А.. Теория обработки металлов давлением. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
  17. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.
  18. Андрианов И.К., Феоктистов С.И. Основы построения диаграмм деформирования с учетом сжимаемости материала и эффекта Баушингера. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГУ, 2022. 103 с. DOI: 10.17084/978-5-7765-1479-1-2022  EDN UBDEZA 
  19. Лозовский И.В., Феоктистов С.И., Марьин С.Б. Программа для определения остаточного радиуса и остаточных напряжений в заготовке при изгибе с учетом радиального сжатия. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU2025662681. Бюл. № 6, 22.05.2025. 
  20. Лозовский И.В., Марьин С.Б., Черномас В.В. и др. Изготовление трубы свертыванием листовой заготовки // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2023. № 12(765). С. 124-130. DOI: 10.18698/0536-1044-2023-12-124-130. EDN XAPDHX

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025