Книга посвящена определению деформаций, напряжений и усилий деформирования; при различных процессах обработки металлов давлением, а также резанием.
В книге даны краткие сведения о строении металла, механизме упругой и пластической деформации поликристаллического конгломерата. Несколько глав посвящено теории напряженного и деформированного состояния: даны понятия о тензоре и девиаторе напряжений и деформаций, выведены основные уравнения равновесия и пластичности. Рассмотрены различные методы решения задач по определению напряженно-деформированного состояния при различных схемах напряжения. Подробно изложены: метод линий скольжения, метод верхней оценки и метод тонких сечений. Приведены поля линий скольжения и годографы скоростей применительно к различным технологическим процессам деформирования.
Книга представляет интерес для работников научно-исследовательских институтов и заводов, занимающихся обработкой металлов давлением и резанием. Она может быть полезной студентам и аспирантам втузов.
Табл. 11'., Илл. 257. Библ. 335 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
Предлагаемая читателям книга является коллективным трудом трех крупных специалистов в области теории пластичности: Э. Томсена, Ч. Янга и Ш. Кобаяши.
На основании современных представлений в области физики металлов, раскрывающих процессы, происходящие в металле при различных условиях деформирования, авторы формулируют условия, при которых металл переходит в пластическое состояние. Э. Томсен, Ч. Янг и Ш. Кобаяши рассматривают основные технологические процессы обработки металлов: ковку, штамповку, прессование, волочение, прокатку, обкатку на оправке и 'процесс обработки резанием, используя многочисленные теоретические исследования.
Для всех рассмотренных процессов авторы находят достаточно простые инженерные формулы для определения действующих напряжений в различных сечениях деформируемого тела, а также усилий, развиваемых машиной — орудием для выполнения данной технологической операции.
Особенностью книги является использование различных методов для решения задач • по определению действующих усилий: метода баланса энергии деформации, метода тонких сечений, метода построения линий скольжения, метода верхней оценки и так называемого «визиопластического» метода.
Результаты решений различными методами сравниваются между собой и сопоставляются с экспериментальными данными; убедительно показывается, что различные методы решения не исключают, а дополняют друг друга. Если некоторые задачи успешно решаются одним из методов, то для решения других— эффективнее и проще использовать другие методы.
К сожалению, авторы не использовали фундаментальные исследования, проведенные учеными Советского Союза. В частности, в книге совсем не отражены теоретические работы в области пластичности, проведенные А. А. Ильюшиным, Л. М. Качановым, С. А. Соколовским и др . Не рассмотрены вариационные методы определения усилий деформирования-, разработанные группой уральских исследователей под руководством И. Я. Тарновского, а также исследования ленинградских ученых в области сопротивления металлов пластическому деформированию, проводимые под руководством Г. А. Смирнова-Аляева.
Отсутствие ссылок авторов на основные работы, проведенные в Советском Союзе, несомненно явились препятствием для установления действительного приоритета тех или иных решений. Для некоторого восполнения указанного пробела по тексту даны соответствующие примечания, а в конце книги приведен перечень основных монографий советских авторов.
Данная книга несомненно будет интересна и полезна специалистам, занимающимся обработкой металлов.
Д-р техн. наук проф. Е. П. УНКСОВ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора ..... . ....... 5
Из предисловия авторов ............. 6
Глава 1. Введение в технологию металлов........ 7
1.1. Предмет «Теория пластических деформаций»..... 7
1.2. Классификация процессов пластического деформирования металлов............... 8
1.3. Напряженное состояние в процессах формоизменения . .15
1.4. Предельная степень деформации........ 16
Глава 2. Строение металлов............ 19
2.1. Введение............... 19.
2.2. Пространственная атомная решетка....... 20
2.3. Механизм деформации........... 21
2.4. Совершенный кристалл...........22
2.5. Пластическая деформация реальных кристаллов .... 25
2.6. Происхождение дислокаций......... 28
2.7. Упрочнение.............. 29
Глава 3. Анализ напряженного состояния........ 33
3.1. Введение............... 33
3.2. Определение напряжений.......... 33
3.3. Напряженное состояние в точке........ 34
3.4. Обозначение напряжений.......... 34
3.5. Знаки напряжений............ 35
3.6. Равенство касательных напряжений в точке..... 35
3.7. Напряженное состояние на плоскости....... 35
3.8. Статическое равновесие общего напряженного состояния в точке 36
3.9. Тензор напряжений............ 37
3.10. Главные напряжения в точке.......... 38
3.11. Инварианты тензора напряжений........ 39
3.12. Некоторые частные случаи напряженного состояния, создаваемого главными напряжениями......... 39
3.13. Шаровой тензор и девиатор напряжений...... 40
3.14. Инварианты девиатора напряжений....... 41
3.15. Эффективное напряжение.......... 42
3.16. Плоское напряженное состояние в точке...... 42
3.17. Диаграммы Мора для графической характеристики плоского напряженного состояния.......... 44
3.18. Круги Мора для графической характеристики объемного напряженного состояния........... 46
3.19. Условие плоской деформации......... 46
3.20. Уравнение равновесия точки в прямоугольных коврдинатах 47 498
3.21. Уравнения равновесия, отнесенные к цилиндрическим координатам {92].............. 48
3.22. Уравнения равновесия, отнесенные к сферическим координатам J92]............... 49
Глава 4. Анализ деформаций ............ 56
4.1. Введение............... 56
4.2. Смещение точки в континууме......... 56
4.3. Бесконечно малые деформации......... 59
4.4. Тензор бесконечно малой деформации....... 60
4.5. Скорости деформации и тензор скорости деформации . . 60
4.6. Условие постоянства объема ......... 61
4.7. Квадратичный инвариант девиатора бесконечно малых деформаций . ............. 61
4.8. Круг Мора для бесконечно малых деформаций .... 62
4.9. Определение небольших деформаций и приращений деформаций при линейном растяжении.......... 63
4.10. Конечные деформации при линейном растяжении , . . 63
4.11. Определение конечных равномерных деформаций .... 64
4.12. Определение конечных деформаций при установившемся течении металла............. 65
4.13. Определение скоростей деформации....... 66
4.14. Определение приращения деформации и конечной деформации
во время неустановившегося пластического течения металла 67
4.15. Сумма составляющих бесконечно малой деформации {92] . 68 Глава 5. Соотношения между напряжениями и деформациями . . 73
5.1. Введение............... 73
5.2. Обобщенный закон Гука.......... 75
5.3. Энергия упругого формоизменения под действием касательных напряжений.............. 76
5.4. Возникновение пластической деформации и уравнения пластичности ................ 76
5.5. Уравнения пластичности при линейном растяжении..... 78
5.6. Зависимость между напряжением и скоростью деформации . 78
5.7. Работа пластической деформации и удельная энергия . . 79
5.8. Мощность деформации........... 80
5.9. Удельная мощность деформации........ 80
5.10. Размерность удельной мощности деформации .... 80
5.И. Механический эквивалент тепла........ 81
Глава 6. Условия пластичности для изотропного упрочненного металла 86
6.1. Введение............... 86
6.2. Пластическая деформация при растяжении..... 87
6.3. Пластическая деформация при сжатии...... 90
6.4. Типичные кривые зависимости между эффективным напряжением и эффективной деформацией........ 92
6.5. Два критерия пластичности.......... 93
6.6. Поверхности пластичности в трехмерном напряженном пространстве ............... 94
6.7. Следы поверхностей пластичности в двухмерном напряженном пространстве............... 95
6.8. Изучение плоского напряженного состояния на трубчатых, образцах ............... 97
6.9. Справедливость уравнений пластичности для пластичных металлов ............... 97
6.10. Испытания при высоком гидростатическом давлении ... 98
6.11. Графическая интерпретация условий пластичности ... 99
6.12. Интегрирование уравнений пластичности...... 101
6.13. Измерение давления во время пластической деформации . 105
499
15.4. Энергия равномерной пластической деформации .... 293
15.5. Определение давления прессования методом тонких сечений 297
15.6. Определение усилия прессования методом линий скольжения 303
15.7. Метод верхней оценки усилия прессования...... 304
15.8. Визиопластический метод.......... 308
15.9. Обзор экспериментов............ 312
15.10. Заключение.............. 317
Глава 16. Прессование труб и пустотелых профилей.....326
16.1. Введение...............326
16.2. Поля скорости при прессовании пустотелых деталей . . . 328
16.3. Энергия равномерной пластической деформации .... 329
16.4. Решение методом тонких сечений........330
16.5. Решение методом линий скольжения.......333
16.6. Решение методом верхней оценки........335
16.7. Решение визиопластическим методом.......336
16.8. Обзор экспериментальных данных .... * . . . 340
Глава 17. Чеканка ...............349
17.1. Введение............... 349
17.2. Схемы течения металла...........350
17.3. Анализ напряжений методом тонких сечений . .. . . . 356
17.4. Анализ напряжений при заполнении канавки квадратного сече-
, ния методом линии скольжения........364
17.5. Анализ напряжений при заполнении канавки квадратного сечения методом верхней оценки.........365
17.6. Анализ напряжений при заполнении канавок треугольного и полукруглого сечения методом тонких сечений .... 367
- 17.7. Опытные данные..............368
17.8. Сравнение экспериментальных и теоретических данных . . 373
17.9. Заключение...............378
Глава 18. Прокатка плит и листов..........382
18.1. Введение................382
18.2. Ранее опубликованные исследования........383
18.3. Работа деформации и усилия на валках......384
18.4. Определение давления металла на валки при прокатке методом тонких сечений.............386
18.5. Положение нейтрального сечения.....• . . . 392
18.6. Прокатка с передним и задним натяжением.....394
18.7. Влияние сплющивания валка.........394
18.8. Решение методом линии скольжения.......395
18.9. Решение методом верхней оценки........398
18.10. Визиопластический метод и экспериментальные данные прокатки полос..............399
18.11. Заключение..............399
Глава 19. Обкатка на оправке...........403
19.1. Новейшие работы............405
19.2. Метод энергии однородной деформации при обкатке конусов на оправке...............405
19.3. Изменение толщины стенки конуса [235]......411
19.4. Условия деформируемости металла при обкатке конусов на оправке . ............414
19.5. Метод холодной обкатки труб на оправке......416
19.6. Анализ прямого процесса обкатки труб на оправке . . . 418
19.7. Анализ обратного процесса обкатки труб на оправке . . . 423
19.8. Предельная степень деформации при обкатке труб на оправке 424
19.9. Выводы...............425
502
Глава 20. Волочение проволоки и прутков........426
20.1. Введение............... 426
20.2. Ранние исследования............427
20.3. Метод баланса энергии однородной деформации .... 428
20.4. Определение напряжения волочения без противонатяжения методом тонких сечений ........... 430
20.5. Определение напряжения волочения при наличии противонатяжения методом тонких сечений........432
20.6. Определение усилия волочения без противонатяжения методом линий скольжения . ...........432
20.7. Определение напряжения волочения при наличии противонатяжения методом линий скольжения........436
20.8. Определение напряжения волочения методом верхней оценки 436
20.9. Определение коэффициента трения при волочении проволоки
с помощью разъемной матрицы.........438
20.10. Заключение....... ......439
Глава 21. Волочение труб............444
21.1..Введение............... 444
21.2. Предыдущие исследования..........444
21.3. Использование метода энергии равномерной деформации при определении величины напряжений при волочении труб . . 445
21.4. Использование метода тонких сечений для определения напряжения волочения с применением неподвижной оправки . . 446
21.5. Использование метода тонклх сечений для определения напряжения волочения с движущейся оправкой......448
21.6. Определение -напряжения волочения с использованием метода линий скольжения при нулевом трении и при отсутствии механического упрочнения............449
21.7. Использование метода верхней оценки для определения напряжений при волочении труб..........450
21.8. Заключение...............450
Глава 22. Механическая обработка..........455
22.1. Введение...............455
22.2. Ранние исследования...........456
22.3. Механизм непрерывного образования стружки.....457
22.4.. Теория Эрнста и Мерчанта и теория Ли и Шаффера . . . 462
22.5. Теория Хилла..............464
22.6. Модифицированные решения........... 465
22.7. Новые параметры.............467
22.8. Экспериментальное исследование.........470
22.9. Заключение..............476
Приложение................478
Литература.................483
Цена: 300руб.
