Моделирование и расчет остаточных напряжений в прокатных профилях

Рассмотрены два метода определения остаточных напряжений, возникающих в прокатных профилях (тавре и швеллере): аналитический расчет с использованием MathCAD и компьютерное моделирование в программном комплексе ANSYS. Профили деформировали по схеме чистого изгиба таким образом, чтобы в части сечения реализовывалась пластическая деформация, т. е. в целом упругопластическая. Механические свойства задавали приближенно к реальным. Принцип моделирования остаточных напряжений — деформационный, основанный на неоднородности пластической деформации. Результаты расчетов остаточных напряжений двумя методами показали хорошую сходимость. В деформированных профилях моделировался процесс правки по компьютерной программе. При правке в механические свойства вводилась поправка на эффект Баушингера и задавался режим повторного нагружения с последующим определением остаточных направлений и значения распределения суммарной пластической деформации. Компьютерное моделирование показало значительно большую информативность и производительность.

Литература

[1] Иванов А.П., Иванова И.А. Распределение остаточных напряжений в горячекатаных прокатных профилях. Сб. науч. тр. Украинского научно-исследовательского и проектного института стальных конструкций им. В.М. Шимановского, 2008, вып. 2, с. 5–12.

[2] Колмогоров Г.Л., Кузнецова Е.В., Тиунов В.В. Технологические остаточные напряжения и их влияние на долговечность и надежность металлоизделий. Пермь, Изд-во Пермского политехнического университета, 2012. 225 с.

[3] Блурцян Р.Ш., Залазинский М.Г., Селихов Г.Ф., Блурцян И.Р. Исследование остаточных напряжений поверхностных слоев торсионных валов. Новые материалы и технологии в машиностроении. Матер. 6-й Междунар. науч.-техн. конф., Муром, МИВлГУ, 2006, № 6, с. 3–5.

[4] Ulutan D., Erdem Alaca B., Lazoglu I. Analytical modelling of residual stresses in machining. Journal of Materials Processing Technology, 2007, 183, pp. 77–87.

[5] Pasternak H., Launert B., Kannengießer T., Rhode M. Residual stresses and imperfections in welded high-strength I-shape sections. 6th International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation, Cape Town, South Africa, 5–7 September 2016, pp. 1139–1146.

[6] Silvestre E., De Argandoña E.S., Galdós L., Mendiguren J. Testing and modeling of roll levelling process. Key Engineering Materials, 2014, vol. 611–612, pp. 1753–1762.

[7] Климова Л.Г. Управление технологическими остаточными напряжениями при охватывающем деформировании маложестких валов. Дис. … канд. техн. наук. Иркутск, 2006. 189 с.

[8] Abambres M., Quach W.-M. Residual stresses in steel members: A review of available analytical expressions. International Journal of Structural Integrity, 2016, vol. 7, is. 1, pp. 70–94.

[9] Сазонов В.П., Ларионова Ю.С. Исследование влияния радиуса и глубины надреза на характер распределения остаточных напряжений в наименьшем сечении поверхностно упрочненной детали. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2012, № 5(36), c. 120‒122.

[10] Мокроусов В.И. Коэффициент пружинения при упругопластическом изгибе листа для среды с линейным упрочнением. Молодой ученый, 2015, № 23(103), c. 180–188.

[11] Шинкин В.Н. Остаточные напряжения в поперечном сечении круглого бруса при изгибе. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, 2016, № 3–1, с. 145–151.

[12] Макеев С.А, Колмаков Д.М. Моделирование остаточных напряжений в арочном тонкостенном прокате трапециевидного сечения. Омский научный вестник, 2014, № 1(127), с. 145–151.