Ижевский государственный технический университет
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
КУРСОВЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ»
ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 150201
Ижевск 2005
УДК 658
Горбунов В.Н. Методические указания и контрольные задания к выполнению курсовых работ по дисциплине «Теория обработки металлов давлением» для студентов специальности 150201. – Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2005. – с. 24.
Представлены варианты заданий для курсовых работ, требования и методические указания для их выполнения.
Для студентов специальности 150201.
В.Н. Горбунов, 2005
© Издательство ИжГТУ, 2005
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
I. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ……………………………………………….4
1. О с а д к а……………………………………………………....5
2. В ы д а в л и в а н и е………………………………………….5
3. О т к р ы т а я ш т а м п о в к а………………………………6
4. Т р у б а п о д д а в л е н и е м……………………………..7
2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ…………………………………………7
2.1. Расчет деформирующих усилий с помощью
приближенных уравнений равновесия и условия
пластичности…………………………………………………7
2.2. Метод линий скольжения…………………………………..9
2.3. Метод баланса работ……………………………………….13
2.4. Сопоставление различных методов……………………….14
3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ «ВОЛОЧЕНИЕ»……………………………… 14
3.1. Определение напряжения волочения методом
совместного решения уравнений равновесия
и пластичности……………………………………………..15
3.2. Определение усилия волочения методом
линий скольжения……………………………………….…17
3.3. Определение напряжения волочения методом
баланса работ……………………………………………….19
ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………….22
ЛИТЕРАТУРА ……………………………………………………..23
I. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И ВАРИАНТЫ
ЗАДАНИЙ
В соответствии с различными вариантами задания курсовая работа по «Теории обработки металлов давлением» предусматривает расчет напряженного состояния в операциях объемной и листовой штамповки, необходимого для определения усилий и работ деформации и последующего анализа формоизменения.
В задании предусмотрено решение одной и той же задачи тремя методами:
- совместного решения уравнений равновесия и условия пластичности;
- методом баланса работ;
- методом линий скольжения.
С целью проверки полученных решений и освоения других методов расчета в задании требуется построить годограф скоростей перемещений частиц в очаге деформации, анализ которого позволит упростить освоение метода верхней оценки и метода конечного элемента.
Курсовая работа должна содержать следующие материалы:
- расчетно-пояснительную записку;
- графики эпюр нормальных напряжений;
- поле линий скольжения и годограф.
Расчетно-пояснительная записка должна содержать расчетную схему задачи, основные уравнения для расчета напряжений, удельных усилий, усилий деформации и их решение с учетом заданных соотношений размеров и граничных условий. Записка должна содержать основные выкладки решения, необходимые пояснения, ответы в сопоставимых для разных методов единицах, сравнения и выводы, а также ссылки на используемую литературу.
Оформление графической части работы допускается в виде приложений, выполненных вручную или на компьютере в произвольном масштабе, позволяющем проверить правильность решений и построений и определить компоненты напряжений в любой точке очага деформации. По тексту записки приводятся ссылки на указанные приложения.
Все варианты заданий отнесены к четырем типам задач:
1) осадка; 2) выдавливание; 3) открытая штамповка; 4) труба под давлением.
Соотношение размеров и граничные условия задаются для каждого варианта, а последовательность применения методов решения оговаривается текстом для каждого типа задачи.
1. О с а д к а
1. Определить усилие и удельное усилие осадки методами:
1.1. совместного решения уравнений равновесия и условия пластичности;
1.2. методом баланса работ;
1.3. методом линий скольжения.
2. Простроить эпюры нормальных напряжений на контактной поверхности.
3. Сравнить результаты решений.
4. Построить поле линий скольжения и годограф. Сравнить горизонтальную скорость перемещения, полученную с помощью годографа и рассчитанную по условию постоянства объема.
| Вариант | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 |
| b / h | 3,6 | 4,56 | 5,6 | 6,6 | 7,84 |
| tк | k | k | k | k | k |
| Вариант | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 1.10 |
| b / h | 2,5 | 1,6 | 10,1 | 10,1 | 6,6 |
| tк | 0,5 k | 0,866 k | k | 0,5 k | 0,866 k |
2. В ы д а в л и в а н и е
1. Определить усилие и удельное усилие методами:
1.1. линий скольжения;
1.2. совместного решения уравнений равновесия и условия пластичности;
1.3. баланса работ.
2. При решении задачи методом баланса работ геометрию очага деформации принять в виде трапеции высотой, равной высоте очага деформации, полученной методом линий скольжения.
3. Построить поле линий скольжения и годограф, а также эпюры напряжений.
4. Сравнить результаты, полученные различными методами.
| Вариант | 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 2.7 |
| Н / h | 1,95 | 2,24 | 2,6 | 3,48 | 4,0 | 4,64 | 3,2 |
| tк | k | k | k | k | k | k |
| Вариант | 2.8 | 2.9 | 2.10 | 2.11 | 2.12 | 2.13 |
| Н / h | 5,12 | 2,08 | 3,24 | 5,0 | 5,8 | 1,88 |
| tк | 0,866 k | 0,866 k | 0,866 k | 0,866 k | 0,5 k |
3. О т к р ы т а я ш т а м п о в к а
1. Определить усилие и удельное усилие открытой штамповки методами:
1.1. линий скольжения;
1.2. совместного решения уравнений равновесия и условия пластичности;
1.3. баланса работ.
2. При решении задачи методом совместного решения уравнений равновесия и пластичности,а также методом баланса работ высоту очага деформации в полости ручья штампа выбрать равной средней высоте очага деформации, полученной методом линий скольжения.
3. Построить эпюры напряжений на горизонтальной оси симметрии и сравнить полученные результаты.
| Вариант | 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | 3.5 |
| b3 / h3 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 4,0 | 4,0 |
| B п / b3 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 4,0 | 4,0 |
| H п / B п | 5,0 | 0,8 | 0,8 | 1,0 | 1,0 |
| tк | k | k | k |
| Вариант | 3.6 | 3.7 | 3.8 | 3.9 | 3.10 |
| b3 / h3 | 4,0 | 4,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| B п / b3 | 4,0 | 4,5 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| H п / B п | 1,2 | 1,0 | 0,8 | 1,2 | 1,2 |
| tк | k | k | k |
4. Т р у б а п о д д а в л е н и е м
1. Определить удельное усилие пластической деформации трубы:
1.1. методом совместного решения уравнений равновесия и условия пластичности;
1.2. методом линий скольжения;
1.3. методом баланса работ.
2. Построить на чертеже поле линий скольжения и эпюры напряжений.
3. Построить годограф скоростей.4. Сравнить результаты расчетов.
Стрелки - соответствуют знаку «+» для Р и Р0; - знаку
«-» для Р и Р0.
| Вариант | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.4 | 4.5 |
| R / r | 1,5 | 2,0 | 2,0 | 1,5 | 1,7 |
| P0 | -0,2 k | +0,1 k | -0,1 k | +0,2 k | +0,2 k |
| P | + | - | + | - | + |
| Вариант | 4.6 | 4.7 | 4.8 | 4.9 | 4.10 |
| R / r | 2,0 | 1,5 | 1,7 | 1,5 | 2,5 |
| P0 | -0,1 k | +0,2 k | -0,2 k | -0,2 k | +0,2 k |
| P | - | + | + | - | + |
2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
2.1. Расчет деформирующих усилий с помощью приближенных уравнений равновесия и условия пластичности
Рассмотрим случай плоского деформированного состояния, когда деформация по одной оси, например, у, пренебрежимо мала и, кроме того, напряжение sХ не зависит от у.
