скачать
Аннотация
В статье представлен комплекс математических моделей процессов пластической деформации, используемых в области производства бесшовных труб. Показано, что уровень модели, согласно представленной иерархической структуре, определяется степенью сложности математического описания рассматриваемых процессов деформации бесшовных труб и объемом учитываемых параметров. Приведены примеры моделей, разработанных на основе применения таких методов математического моделирования, как энергостатический, инженерный, метод линий скольжения и проекционно-сеточный метод. Применение энергостатического метода позволило определить интегральные характеристики очага деформации при горячей продольной прокатке, в частности для определения энергосиловых параметров при непрерывной прокатке труб на длинной оправке, в том числе величину напряжений, возникающих в металле между клетями стана. Инженерный метод использован для моделирования напряженно-деформированного состояния при оправочном волочении труб с учетом реального характера изменения механических свойств деформируемого металла. Применение метода линий скольжения для процесса высадки концов труб позволило получить выражения для определения полного усилия, действующего на пуансон, и длины переходной зоны между высаженным концом и основным телом трубы. Геометрический анализ сетки линий скольжения на заключительной стадии процесса высадки позволил получить формулу для определения итоговой длины переходной зоны. Проекционный метод использован для решения трехмерной задачи моделирования напряженно-деформированного состояния двухвалковой винтовой прошивки. Для реализации проекционного метода использован профессиональный программный продукт QForm 3D, основанный на методе конечных элементов. Моделирование винтовой прошивки позволило объяснить характер напряженно-деформированного состояния металла при винтовой прокатке за один оборот заготовки.
Ключевые слова
Моделирование, математическая модель, бесшовные трубы, прокатка, волочение, высадка концов труб, валковая прошивка трубной заготовки.
Выдрин А.В. Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия
Широков В.В., Яковлева К.Ю., Король А.В. РосНИТИ, Челябинск, Россия
Зинченко А.В., Таганрогский металлургический завод (ПАО «ТАГМЕТ»), Таганрог, Россия
1. Дукмасов В.Г., Выдрин А.В. Математические модели и процессы прокатки профилей высокого качества. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. 215 с.
2. Данченко В.Н., Чус А.В. Продольная прокатка труб. М.: Металлургия, 1984. 136 с.
3. Пьянков Б.Г., Выдрин А.В., Широков В.В. Разработка компьютерной модели ТПА со станом FQM для определения степени влияния возмущающих параметров на результаты процесса прокатки. Сборник докладов международного научно-технического конгресса «ОМД 2014. Фундаментальные проблемы. Инновационные материалы и технологии». Ч.2. М.: ООО «Белый ветер», 2014. С. 95–102.
4. Выдрин А.В., Широков В.В. Математическое моделирование кинематических и энергосиловых параметров процессов непрерывной прокатки бесшовных труб // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011. №6. С. 29–31.
5. Потапов И.Н., Коликов А.П., Друян В.М. Теория трубного производства. М.: Металлургия, 1991. 424 с.
6. Зильберг Ю.В. Теория обработки металлов давлением. Днепропетровск: Пороги, 2009. 434 с.
7. Выдрин В.Н., Судаков Н.В., Остсемин Е.А. Расчет давлений и натяжений при прокатке с различным соотношением окружных скоростей рабочих валков // Тонколистовая прокатка: сб. науч. тр. Липецкого политехнического института. Воронеж, 1979. №2. С. 38–42.
8. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1973. 224 с.
9. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. М.: Мир, 1988. 352 с.
10. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. М.: Наука, 1981. 416 с.
11. Выдрин А.В., Баричко Б.В., Зинченко А.В. Методика определения технологических параметров процесса высадки концов бурильных труб // Сталь. 2014. №3. С. 57–59.
