Simulation of stress-strain state at the boundaries of a bimetallic composite to determine tear-off resistance

Simulation modeling of the deformation under mechanical action on the sample workpiece of the steel-aluminum bimetallic composite material with a thin aluminum intermediate layer was performed. The stress-strain state along the boundaries of the joint at which the sample workpiece layering occurs was determined. A series of computational experiments with varying the specific work value of the layering under separation conditions was implemented. The level of stresses, leading to the separation of the bimetallic compound, is estimated using the energy criterion. The dependence of the rupture strength along the ring contour on the specific work value of the layering varied in the range of 0.1-0.2 N/mm was calculated. It was established that for the studied variants of the computational experiment, a rigid stress state with the predominance of normal tensile stresses is implemented in place of the beginning of the layering. © Published under licence by IOP Publishing Ltd

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ПОРИСТОЙ ЗАГОТОВКИ

Semicontinuous extrusion of the infinite length rods from preliminarily compacted and sintered powder copper is simulated. To minimize the external friction effect, hydrodynamic lubrication mode is used. The dependence of extrusion pressure on the puncheon travel at various die cone angles is presented. A procedure of construction of the grid of finite elements to solve the problems of computer modeling of semicontinuous extrusion of cylindrical samples is proposed. The mechanism of varying the porosity over the bar cross-section at various process stages is investigated. Mathematical models of semicontinuous extrusion are constructed.Осуществлено моделирование процесса полунепрерывного выдавливания прутков неограниченной длины из предварительно спрессованной и спеченной порошкообразной меди. Для минимизации действия внешнего трения применяется гидродинамический режим смазки. Приведена зависимость давления выдавливания от перемещения пуансона при различных углах конуса матрицы. Предложена методика построения сетки конечных элементов для решения задач компьютерного моделирования процесса полунепрерывного выдавливания цилиндрических образцов. Исследован механизм изменения пористости по сечению заготовки на различных стадиях процесса. Построены математические модели процесса полунепрерывного выдавливания

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА КОМПАКТИРУЕМОСТЬ БРИКЕТОВ ИЗ ТИТАНОВОЙ ГУБКИ, ЛЕГИРОВАННОЙ ВОДОРОДОМ

The influence of hydrogen alloying on the properties of briquettes fabricated from titanium sponge by compaction in a closed mold at temperatures of 170, 325, and 400 °C; and a pressure of 400 MPa. Our results show reasonability of using the hydrogen plasticizing effect when fabricating quasi-monolith billets from noncompact feedstock in a form of sponge by pressure treatment methods.Исследовано влияние водородного легирования на свойства брикетов, полученных из титановой губки компактированием в закрытой пресс-форме при температурах 170, 325, 400 °C и давлении 1000 МПа. Полученные результаты показывают целесообразность использования эффекта водородного пластифицирования при изготовлении квазимонолитных заготовок из некомпактного сырья в виде титановой губки методами обработки давлением

Исследование процесса уплотнения титансодержащей шихты экспериментально-аналитическим методом

The study covers the dependence of spongy titanium-based powder material porosity on the stress state coefficient during plastic deformation with the prevailing effect of all-round compression. Based on the results obtained in previous papers, an assemblage of yield curves with varying porosity is constructed on the σ —T plane. The yielding condition of the powder material is based on the Modified Drucker—Prager Cap model. The graph of geometrical interpretation of the accepted yielding condition contains straight lines corresponding to different values of the stress state coefficient k = σ/T where о is the average hydrostatic stress, and T is the shear stress intensity. In order to formulate the relationship of porosity (θ, %), average normal stress (σ) expressed in the nondimensional form, and the stress state coefficient (k), intersection points of the yield curve assemblage corresponding to yield surface generatrices on the o—T plane and radial straight lines were used. As a result, an equation of the θ = θ(σ, k) form was obtained. The experimental part of the study was performed in order to test the adequacy of this ratio. Powder blanks pre-compacted at a pressure of 1000 MPa and a temperature of 325 °C were subjected to electrical discharge sawing along the axial section to obtain flat samples (templates). Several characteristic areas were selected on the surface of templates to determine local surface porosity using quantitative metallography. The stress-strain state in representative areas was additionally determined by numerical simulation. The calculated values of the volumetric plastic strain, shear stress intensity and average normal stress were determined in axial section zones corresponding to the studied areas. It is shown that the stress state coefficient varying within a sufficiently wide range (k = —10...—0.86) does not affect significantly the porosity value.Исследована зависимость пористости порошкового материала на основе губчатого титана от коэффициента напряженного состояния в процессе пластического деформирования с преобладающим действием всестороннего сжатия. На основе результатов, полученных в предшествующих работах, на плоскости о—T построено семейство кривых текучести с варьируемой пористостью. Условие текучести порошкового материала основано на модели пластического течения Modified Drucker—Prager Cap model. На графике геометрической интерпретации принятого условия текучести нанесены прямые, соответствующие различным значениям коэффициента напряженного состояния k = σ/T, где σ — среднее гидростатическое напряжение, T — интенсивность касательных напряжений. Для формулировки связи пористости (θ,, %), среднего нормального напряжения (σ), выраженного в безразмерной форме, и коэффициента напряженного состояния (k) использованы точки пересечения семейства кривых, соответствующих образующим поверхностей текучести на плоскости σ —T, и радиальных прямых. В результате получено уравнение вида θ = θ (σ, k). Для проверки адекватности указанного соотношения выполнена экспериментальная часть исследования. Предварительно спрессованные при давлении 1000 МПа и температуре 325 °С порошковые заготовки подвергались электроэрозионной резке вдоль осевого сечения для получения плоских образцов (темплетов). На поверхности темплетов выбрано несколько характерных участков для определения локальной поверхностной пористости методом количественной металлографии. Дополнительно определялось напряженно-деформированное состояние в представительных участках путем численного моделирования. В зонах осевого сечения, соответствующих исследуемым областям, рассчитаны значения объемной пластической деформации, интенсивности касательных напряжений и среднего нормального напряжения. Показано, что коэффициент напряженного состояния при его варьировании в достаточно широком диапазоне (k = —10...—0,86) несущественно влияет на величину пористости