Імітаційна модель контактної взаємодії при поверхневому зміцненні сталевих деталей
DOI:
https://doi.org/10.31891/2079-1372-2023-109-3-41-48Ключові слова:
stress-strain state, surface, strengthening, contact processing, tool, truncated torus, cylinder, elastic deformationsАнотація
В процесах поверхневого зміцнення сталевих деталей напружено-деформований стан є визначальним для пояснення фізичних процесів зміцнення, формування розмірів площадки контакту. Аналітичні залежності контактних параметрів є досить наближеними. В даній роботі на основі програмного комплексу Ansys запропонована імітаційна модель контакту усіченого тора з циліндром, що демонструє кінетику процесу втиснення твердосплавного інструменту- тора в сталеву заготовку- циліндр. Експеримент проводився протягом 4с з метою визначення максимального рівня напружень, розподілу напружень і величини залишкових напружень після зняття навантаження. Зусилля притискання приймалось переважно в зоні пружних деформацій. Результати показали нерівномірниq розподіл напружень з максимумом в центрі плями контакту 1082 МПа. Після зміни напрямку навантаження в центрі плями контакту спостерігались невеликі залишкові деформації на рівні 0,00311 мкм. Це що свідчить про порушення пружної області на невеликій площі контакту, яка не впливає на загальний характер розподілу напружень і може бути видалена в процесі фінішної обробки. Результати моделювання напруженого стану використані для співвідношення із спостерігаємими структурними змінами матеріалу в процесі дії термічних і силових напружень. Пік напружень формувався на відстані 200 мкм, що сприяє формуванню максимальних значень мікротвердості на цій глибині.
Посилання
Wang, H., Al-Qadi, I. L., & Stanciulescu, I. (2012). Simulation of tyre–pavement interaction for predicting contact stresses at static and various rolling conditions. International Journal of Pavement Engineering, 13(4), 310-321.
Goyal, S., Pinson, E. N., & Sinden, F. W. (1994). Simulation of dynamics of interacting rigid bodies including friction I: General problem and contact model. Engineering with computers, 10, 162-174.
Marhefka, D. W., & Orin, D. E. (1996, April). Simulation of contact using a nonlinear damping model. In Proceedings of IEEE international conference on robotics and automation (Vol. 2, pp. 1662-1668). IEEE.
Kassa, E., Andersson, C., & Nielsen, J. C. (2006). Simulation of dynamic interaction between train and railway turnout. Vehicle system dynamics, 44(3), 247-258.
Batailly, A., Legrand, M., Millecamps, A., & Garcin, F. (2012). Numerical-experimental comparison in the simulation of rotor/stator interaction through blade-tip/abradable coating contact.
Durville, D. (2005). Numerical simulation of entangled materials mechanical properties. Journal of materials science, 40, 5941-5948.
Хмельницький нацiональний унiверситет