Остаточные напряжения и деформации в прутковых металлоизделиях

Н.Г. Белоусова, Г.Л. Колмогоров, Е.В. Кузнецова (Пермь)

При изготовлении металлоизделий методами пластического деформирования формируются остаточные напряжения, которые носят упругий характер. Потенциальная энергия упругих остаточных напряжений равна

,                                                  (1)

где sij , eij – компоненты тензоров напряжений и деформаций соответственно,  V – объем металлоизделия.

Потенциальная энергия (1) составляет определенную долю энергии пластического деформирования

,                                                                 (2)

при этом y - параметр, определяющий долю энергии пластического деформирования, пошедшую на формирование остаточных напряжений.

Решение краевой задачи теории упругости для остаточных напряжений позволяет определить потенциальную энергию упругих остаточных напряжений, значения напряжений при этом рассчитываются с помощью соотношения (2).

Для осесимметричных изделий осевые остаточные напряжения зависят от радиальной координаты и являются постоянными в окружном направлении. Однако в случае нарушения симметрии деформирования (нарушение симметрии приложения усилия, изгиб изделий при намотке на барабан, асимметрия условий трения в зоне деформации) возможно формирование асимметричных остаточных напряжений. Нарушение симметрии распределения остаточных напряжений приводит к появлению результирующего изгибающего момента и соответственно остаточных изгибных деформаций. Изделие при этом теряет прямолинейную форму и требует дополнительной правки.

Предложена методика учета асимметрии остаточных напряжений, определяются составляющие тензора остаточных асимметричных напряжений.