Механика и оптимизация процесса формирования остаточных напряжений при поверхностном пластическом деформировании тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

од

На правах рукописи

Бояршинова Ирина Николаевна

МЕХАНИКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

01. 02. 04 Механика деформируемого твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 1996

Работа выполнен;; на кафедре "Динамика и прочность машин'' Пермского государственного технического университета.

Научные руководители: член-корреспондент Академии

технологических наук РФ,

доктор технических наук,

профессор Г. Л. Колмогоров

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук В. Ю. Столб ов доктор физико-математических наук А. А. Роговой доктор технических наук, профессор Н. Н. Вассерман АО "Авиадвигатель"

Защита диссертации состоится

• (9 "

1996 года

а в ^

часов на заседании диссертационного совета Д 063. 66. 0! по присуждению ученой степени доктора технических наук в Пермском государственном техническом университете (614600, Пермь,ГСП45,Комсомольски« пр., 29а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан ".

' /У "

1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета X

доктор технических наук, профессор — Г. Б. Кузнецов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Астуалыюсть темы. Для формирования в поверхностных слоях детален сжимающих остаточных напряжении, способствующих повышению прочности, долговечности, сопротивлению усталости разработано множество методов. Самым универсальным и широко применяемым среди механических методов создания остаточных напряжении является дробеструйная обработка. Результаты испытании показывают, что дробеструйная обработка является эффективным средством повышения усталостной прочности и долговечности конструкций машиностроения.

В то же время оценка результатов обработки того или иного изделия, а также выбор параме тров обработки для достижения наилучшего результата требуют значительных затрат времени и средств вследствие отсутствия эффективных теоретических моделей процесса. Анализ исследований, проводимых в области упрочнения деталей дробеструйном обработкой, приводит к выводу о необходимости выявления закономерностей дробеструйной обработки и оптимизации процесса.

Особенность проблемы оптимизации процесса дробеструйной обработки состоит в том, что обработке подвергаются многие детали машиностроения и авиастроения, сделанные из различных материалов и эксплуатируемые в различных условиях. Очевидно, что оптимизация процесса для одной конкретном детали не решит проблемы в целом. Поэтому в настоящей работе была поставлена задача исследования и оптимизации процесса обработки для определенною класса изделий с возможностью варьирования материала и -условий эксплуатации. Такую возможность дает наличие аналитического решения.

Целью работы является создание методики решения задачи оптимизации процесса дробеструйной обработки для обеспечения прочности конструкции в условиях эксплуатации.

Научная новизна работы состоит в комплексном решении проблемы оптимизации процесса дробеструйной обработки с целью формирования благоприятного распределения остаточных, напряжений, включающем:

- исследование распределения остаточных напряжении, создаваемых дробеструйной обработкой, в зависимости от параметров процесса, проведенное при помощи разработанного алгоритма решения прямой задачи;

- отыскание оптимального распределения остаточных напряжений с точки зрения повышения прочности конструкции в услоинях эксплуатации;

- определение оптимальных параметров процесса дробеструйной обработки поверхности, обеспечивающих формирование необходимого распределения остаточных напряжений, найденного из решения предыдущем задачи.

При этом аналитическое решение всех перечисленных задач позволяет рассматривать достаточно широкий класс изделий, материалов и н<нрузок без дополнительных затрат времени на проведение расчетов.

Практическая ценность работы заключается в разработке экономичной методики решения задачи определения остаточных напряжений в деталях, подвергнутых дробеструйной обработке, разработке методики и решении задачи оптимизации процесса формирования оптимального распределения остаточных напряжений. Методики реализованы в компьютерных программах, позволяющих

- оценить остаточные напряжения, создаваемые в поверхностном слое деталей в процессе дробеструйной обработки в зависимости от параметров процесса;

- назначать параметры процесса ,обработки, оптимальные с точки зрения прочности конструкции в условиях эксплуатации.

Результаты работы внедрены в качестве методики расчета остаточных напряжений в деталях авиационных двигателей, подвергаемых упрочнению дробеструйной обработкой, в АО "Авиадвигатель".

Разработанные методики используются в учебном процессе специальности "Динамика и прочность машин" ПГТУ при чтении спецкурсов и выполнении курсовых и дипломных работ студентами специальности.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Всесоюзной школе-семинаре "Математическое моделирование в науке и технике" (Пермь, 1986 г.), на Всесоюзной конференции "Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностным пластическим деформированием" (Тольятти, 1989 г.), на Всесоюзной конференции "Поверхностный слон, точность и эксплуатационные свойства деталей машиностроения" (Москва, 1990 г.). на Всероссийской конференции "Математическое моделирование технологических процессов обработки материалов давлением" (Пермь, 1990 г.), на Межрегиональной конференции "Математическое моделирование систем и явлений" (Пермь, 1993 г.), на X зимней школе по механике сплошных сред Института механики сплошных сред УО РАН (Пермь, 1995 г.), на Международной конференции по остаточным напряжениям (США, Балтимор, 1994 г.), на Международной конференции "Механика твердого тела п производство материалов" (Сингапур, 1995 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных статей и тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 115 страниц, в том числе 2 таблицы и 17 рисунков. Список литературы включает 109 наименований. В приложениях приведены аналитические преобразования и решения систем уравцений и неравенств, а также акты внедрения, подтверждающие практическую ценность работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАШ1Е РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследования, изложено основное содержание работы по главам.

В первой главе приведены $ аическая и математическая постановки задачи оптимизации процесса дробеструйной обработки с целью обеспечения прочности детали при эксплуатации.

Поскольку именно формируемые остаточные напряжения определяют эксплуатационные свойства обрабатываемого изделия, то, очевидно, целью оптимизации процесса является отыскание таких параметров обработки, при которых создаваемые остаточные напряжения были бы оптимальными с точки зрения эксплуатации конструкции. Для решения этой задачи необходимо знать, какие остаточные напряжения будут наиболее благоприятными для обеспечения прочности изделия при рабочих нагрузках, что также требует решения оптимизационной задачи. Таким образом, хля оптимизации процесса дробеструйной обработки необходимо решить две связанные между собой задачи оптимизации: задачу оптимального проектирования конструкции, в которой оптимизации подлежат остаточные напряжения, и задачу оптимизации процесса изготовления детали.

Совместная постановка таких задач. названных задачами "бноптимнзашш". осуществлена в работах Ю. И. Няшина. В. Ю. Столбова и др. Формулировка задачи в виде двух связанных между собой задач оптимизации естественным образом вытекает из разделения процессов обработки и последующей эксплуатации изделия.

Пусть в процессе обработки на отрезке времени [ ^.Л, ] рассматриваемое тело занимает область V,1 трехмерного евклидова пространства Я* с границей . Затем, при эксплуатации, на отрезке времени [ I,Л, ] - область V! с границей с\\'. При этом = \!

(V1 = \"иг\").

Введем функции состояния тела. Вектор-функция состояния тела в процессе обработки и последующей эксплуатации может включать в себя поля напряжений, деформаций, перемещений, зависящие в общем случае от времени и координат. Из физических соображений положим, что функции состояния являются кусочно-гладкими:

иД-^еКС'^.^У/), и^еКС'^.ц].^).

Пусть Ь, и - вектор-функции параметров оптимизации. Для задачи обработки в качестве параметров оптимизации будут выступать

технологические параметры процесса, представляющие собой величины, характеризующиеся действительными числами. В общем виде определим вектор-функцию Ь, как Ь, = (Ьи,...Ь,П1) е11ш.

Параметром оптимизации, определяющим свойства детали, в задаче эксплуатации выберем функцию остаточных напряжений р, имеющую те

же свойства, что и функция состояния. Тогда Ь2(-,-)еКС' ([1,Д2],У/

Пусть Ь, и Ц - дифференциальные операторы, описывающие поведение тела при обработке и эксплуатации соответственно. Тогда можно записать уравнения, связывающие между собой функции состояния и параметры оптимизации:

Ь,(и,11ии„Р,) = 0, 1б[1„,1,], те!,1, (I)

Ь2(»,г.Ь,.и1.и1(1„->Р1) = 0 ге^,], ГбУ2'. (2)

Уравнения (1) представляют собой систему дифференциальных уравнений, определяющих остаточные напряжения в процессе обработки изделия. Система дифференциальных уравнений (2) описывает упругое поведение конструкции в процессе эксплуатации. Поскольку в условиях упругого нагружения напряжения от внешних эксплуатационных нагрузок складываются с остаточными напряжениями, то функция состояния и, в момент времени г, входит в систему уравнений (2).

В качестве критериев оптимизации определим функционалы .1,(11,) и

•ЬОЪ): '.(«О-МЬ^О!.)^^)); лДьЛ-^.иДьДгДь,)).

Здесь функции Г,(Ь2) и ^(Ь,) определяют связанность двух оптимизационных задач.

Целью процесса обработки является получение заданного распределения остаточных напряжений. Поэтому в качестве критерия оптимизации процесса обработки выбрана интегральная величина квадрата отклонения интенсивности остаточных напряжений pi от требуемого значения р* :

Л(ь,)=Яр^М-р;(гА))2ау. О)

V,

Отметим, что "заданное" значение р* на самом деле неизвестно и определяется из решения задачи оптимизации.

В задаче эксплуатации целью оптимизации является обеспечение прочности изделия. Выберем условие равнопрочности в качестве критерия оптимизации во второй задаче:

J2(h2)=j(ar(pOb)-r)-a<,)dV. (4)

Здесь af - интенсивность суммарных напряжений в детали. Величин;)

о" определяется уровнем напряжений, желательных для данной конструкции.

В задаче оптимизации процесса обработки на параметры оптимизации будут накладываться ограничения, определяемые технологией процесса:

!С" <h„ <h¡;,J\ i = 1,ш. (?)

В задаче эксплуатации ограничения типа неравенств будут накладываться на прочность конструкции. В частности, интенсивность суммарных напряжений не должна превышать некоторой заданном величины, определяемой пределом текучести as п требуемым запасом прочности п,:

max(c¡f (г) - cts / п 2) < 0. <(>)

С учетом вышеизложенного задача биопшмизашш процесса дробеструйной обработки с целью создания остаточных напряжении, обеспечивающих максимальную прочность конструкции а условиях эксплуатации, может быть сформулирована следующим образом: найти параметры h, и h, , доставляющие минимум функционалам J, и .1, . имеющим вид (3) и (4), При этом должны выполняться ограничения nina равенств (1) и (2), а также ограничения типа неравенств (5) и (б).

Вторая глава посвящена построению математической модели для исследования остаточных напряжении, формируемых в процессе дробеструйной обработки.

Теоретическому исследованию остаточных напряжении, постановкам и методам решения соответствующих задач МДТТ посвящены работы И. Д. Биргера. Л. А. Ильюшина, Ю. И. Няшнна, Л. Л. Рогового. П. В. Трусова и др. Общая постановка краев о ¡i задачи определения остаточных напряжении, доказательство единственности классического и обобщенного решений содержится в работах Ю. И. Няшнна. П. В. Трусова.

В процессе дробеструйной обработки поверхность детали подвергается циклическому нагружению, которое реализуется в каждой точке посредством удара и отскока дроби. Традиционно используемые приемы решения задач о циклическом нагружении, в частности, пошаговые методы с применением вариационных принципов или теоремы о разгрузке, не могут быть приемлемыми для решения поставленной задачи вследствие их трудоемкости. Поэтому в работе для определения остаточных напряжений был выбран подход, предложенный J. Zarka, позволяющий существенно снизить затраты времени.

Характерной особенностью циклического повеления конструкции является приспособляемость - стабилизация цикла напряжении. 11ны\ш словами, при определенных условиях (свойствах материала или характере нагруженпя) пластические деформации изменяются только при ограниченном числе циклов нагружения. а с наступлением приспособляемости изменение пластических деформации за никл прекращается. Классическая теория приспособляемости включает работы Койтера и Меланя. в которых были установлены теоремы приспособляемости для идеального упругопластического тела в квазистатическом процессе. В дальнейшем теория получила развитие б работах Д. Гохфельда. С. Ройиопо и др. В них расширен класс материалов и погружении, для которых доказаны необходимые п достаточные условия стабилизации цикла напряжений.

В общем случае напряженно-деформированное состояние тела, занимающего область V с границей ¿?\'. подвергнутого циклическому нагружению массовыми силами Х(0. поверхностными силами Р(П на части с>г\* границы и перемещениями и, (Она части границы г\ в

некоторый момент времени I оп: сывается уравнениями нестационарной краевой задачи упруто-пластичности.

С учетом гипотезы о приспособляемости напряжения и деформации в стабильном состоянии тела описываются системой уравнений:

V сг + X = б в V:

о = М-(с-сг) в V:

е = ^(^и + ¡IV) в V: Г>

по = Р на 8Г\':

й = и„ н а <?„ V.

Здесь М - тензор упругих свойств материала. ег-тензор пластической деформаци. накопленной к моменту наступления приспособляемости, п -вектор единичной нормали к поверхности.

Тензор деформации представим в виде суммы упругой и пластической составляющих:

е = ес + ег. (X)

Действительное поле напряжений а может быть представлено как сумма чисто упругих напряжений и остаточных:

ст = ст"+р, (9)

где о - поле напряжении, возникающее в идеально упругом материале при заданных нагрузках и удовлетворяющее уравнениям соответствующей краевой задачи теории упругости.

Используя выражение (9). из системы (7). можно получить уравнения краевой задачи определения остаточных напряжений:

^■р = б в V:

р = М - (ег -ег) в V:

Ер = ^-й'Т) в V; (10)

пр = б на др\':

йр=б на диУ.

Для решения системы уравнении (10) необходимо знать величину пластической деформации ер, накопленной к моменту наступления приспособляемости, дтя чего использован метод, предложенный .1. 2агка, позволяющий при известных упругих напряжениях ае| определить пластическую дефор\1ацию а циклически стабильном состоянии, используя критерии текучести и теоремы о приспособляемости, формулирующие необходимое и достаточное условие стабилизации цикла напряжений.

В итоге проблема определения остаточных напряжений в конструкции, подвергнутой циклическому нагружению и находящейся в состоянии приспособляемости, сводится к решению следующих задач:

1. Определение чисто упругих напряжений стг1 из решения краевой задачи теории упругости.

2. Отыскание пластической деформации при известных напряжениях о'1 по методу Л. Хагка.

3. Решение краевой задачи определения остаточных напряжений (10) с известными начатьнымн деформациями.

В третьей главе при помошн изложенного алгоритма решения задачи определения остаточных напряжений исследован характер распределения остаточных напряжений, возникающих в поверхностном слое толстой пластины (полубесконечного пространства) после дробеструйной обработки.

В качестве решения задачи о чисто упругих напряжениях использовано решение Герца задачи об упругом ударе сферы о полубесконечное пространство. Система уравнений (10) решена аналитически при гипотезе о равномерном распределении остаточных напряжений по обрабатываемой поверхности.

В результате решения получена функция распределения остаточных напряжений по глубине упрочненного слоя, имеющая вид:

р(2,г,у) = -А, г е[0,гр],

р(г,г,у) = К{Ь,г г-Ь2гу5г 1 -

30 +И)

2л:

агат

г(Ь/2у5 +г2)

(И)

--(ЬА' + Д'Ь/у'-о,}, 2 6 [гр,2,Л

Здесь г,у - радиус и скорость падения дроби, А,Ь,,Ьг,Ъ3.Ь4 -константы, определяемые свойствами материала, ет5 - предел текучести материала.

В эпюре остаточных напряжение! можно выделить две зоны: пластической приспособляемости - с постоянной величиной остаточных напряжений, и упругой приспособляемости - с остаточными напряжениями, убывающими до нуля. Самоуравновешенность остаточных напряжений в толстой пластине обеспечивается за счет небольших по величине положительных остаточных напряжений, распределенных по глубине, значительно превышающей глубину зоны сжимающих остаточных напряжений. Поэтому для деталей, имеющих существенную толщину, положительными напряжениями можно пренебречь.

Сравнение результатов с экспериментальными, опубликованными в литературе, показывает хорошее совпадение максимальной величины

У= (1)-5 м/с, (2)-20 м/с, г = (I) - 2.5- КГ5 м,(2) - 5-10"5м,

(3)-40 м/с, (4)-80 м/с. (3) - 1 (Г4м, (4) - 5• 1 (Г4м.

Рис. 1 Рис. 2

остаточных напряжений и глубины упрочненного слоя.

На рисунках I и 2 показана зависимость распределения остаточных напряжений соответственно от скорости падения дроби и от радиуса дроби. Максимальная величина остаточных напряжений не зависит от параметров процесса и определяется только пределом текучести материала.

Четвертая глава содержит решение задачи биоптимизации, сформулированной в первой главе. Конкретизируем постановку задачи (1) -(6) с учетом результатов решения прямой задачи.

Краевая задача определения остаточных напряжений решена в стационарной постановке. Напряжения от эксплуатационных нагрузок будем считать постоянными, определенными в самый неблагоприятный момент времени. Дробеструйной обработке подвергаются материалы, релаксация напряжений в которых мала. С учетом перечисленных положений можно пренебречь зависимостью от времени.

В задаче обработки (I), (3), (5) примем в качестве функции состояния распределение остаточных напряжений р(г) (11). Функция кусочна-гладкая, непрерывная п дифференцируемая на каждом из двух отрезков 1»^], [гр,201].

Из анализа теоретических и экспериментальнь ; результатов следует, что параметрами процесса дробеструйной обработки, оказывающими наибольшее влияние на распределение создаваемых остаточных напряжений, являются размеры дроби и ее скорость. Именно эти величины целесообразно выбрать в качестве параметров оптимизации в задаче обработки. Поэтому вектор-функцию Ь, можно определить как Ь, =(г.у). Выбор параметров оптимизации определяет и накладываемые на них ограничения типа неравенств, которые запишутся в следующем виде:

г, < г 2 г,

* ■ (12)

V, < V < V,

Ограничения типа равенств (3) выполняются тождественно, поскольку функция р(г) является аналитическим решением соответствующей краевой задачи, определяемой системой уравненнй (10).

Для задачи эксплуатации (2), (4), (6) в качестве функции состояния тела выберем функцию от глубины упрочняемого слоя г интенсивности напряжений, возникающих в детали в процессе ее эксплуатации. Суммарные напряжения складываются из напряжений от внешних эксплуатационных нагрузок и остаточных напряжений при условии, что во время эксплуатации реализуется упругое нагружение, то есть выполняется неравенство

тах(с.-(г)-сг4)<0. (13)

Будем считать, что напряжения а', возникающие в теле под действием эксплуатационных нагрузок, найдены из решения соответствующей краевой задачи и, следовательно, обеспечивают выполнение ограничений типа равенств (4).

Выберем компоненты вектора параметров оптимизации в задаче эксплуатации. Параметром оптимизации в этой задаче является распределение остаточных напряжений р. Из результатов решения прямой

задачи следует, что остаточные напряжения представляют собой функцию от глубины упрочненного слоя рШ. которая может быть описана следующим образом:

1. На участке от 0 до гр величина остаточных напряжений постоянна, не зависит от параметров процесса и определяется только свойствами материала детали. Следовательно, на этом участке функция р( 2) - это прямая, заданная уравнением:

р17) = -.Л. (14)

2, На участке от до г . функция остаточных напряжении р(г) может

быть представлена в виде участка параболы, определяемой уравнением вида

р(г) = аг: (15)

Коэффициенты распределения а.Ь и с примем в качестве параметров оптимизации в задаче эксплуатации. Тогда ограничения, накладываемые на параметры оптимизации, будут определяться характером функции остаточных напряжений, полученной при решенни прямой задачи, и примут следующий вид:

4а'

а <0 . (16)

Величины 2., и г„.. обозначают соответственно глубину пластической зоны и общую глубину упрочненного слоя.

Окончательно функционалы .^н .1. записываются в следующем виде:

Л, (гл)= Др(г.гл)-р'(г.а.Ь)] с12- /[р(г.г.\)-р"(г.а.Ь)]:аг. (17)

ч /-

2, ,

«Ма.Ь.е) = |[сг(г.(ст'.А))-о' ]"с1г +

+1|сг ~ (2. (с \ аг: + Ьг + с)) - с11 <1г (18)

г1

Решение задачи бноптимнзации (I) - (6) можно осуществить последовательным решением двух оптимизационных задач. Первой должна решаться задача эксплуатации, которая заключается в отыскании параметров а.Ь.с , доставляющих минимум функционалу (18) при ограничениях (16). В результате решения получаем распределение

остаточных напряженки, оптимальное с точки зрения обеспечения прочности изделия в условиях эксплуатации. Вторая задача заключается в отыскании параметров г и V, доставляющих минимум функционалу (17) при ограничениях на параметры оптимизации (12). В результате определяются параметры процесса упрочнения, позволяющие достичь необходимого распределения остаточных напряжений.

Аналитическое решение прямой задачи определения остаточных напряжений представило возможность классического решения поставленных оптимизационных задач при помощи принципа Лагранжа.

В таблице I представлены результаты решения задачи биоптимизации при различных значениях интенсивности напряжений от внешних нагрузок и различных величинах желаемого уровня суммарных напряжений в обработанной детали. Графически результаты изображены на рис. 3 и 4. Пунктиром нанесен уровень интенсивности суммарных напряжений при обработке поверхности с оптимальными параметрами. На рис. 4 видно, что отклонение суммарных напряжений от желаемого уровня (заштрихованная площадь) близко к нулю, т.е. полученное распределение остаточных напряжений действительно является оптимальным с точки зрения условия равнопрочности.

(!) - Оптимальное распределение остаточных напряжений,

(2) - Распределение остаточных напряжений при оптимальных параметрах процесса обработки.

Рис. 3 Рис. 4

ТАБЛИЦА 1

Результаты решения задачи биоптимизации

Параметры функции интенсивности эксплуатационных напряжений Желаемый уровень напряжений Оптимальные нарамегры функции остаточных напряжений Оптимальные размеры упрочненной зоны (м) Оптимальные параметры процесса обработки v(m/c), г(м)

а, =3-10" Ь, = -7.5-10'2 с, =4.5.10" о0 =-о,/2 а = -4.922-101' Ь = 4.422-10;з zm = 4.492 • 1 2р = 3.388- ИГ4 v = 45 г = 5-И)"4

а, =1,5-10"' Ь, = -1.05 !0!3 с, -4.5-10* а = -1.031-10" Ь = 6.778- Ю13 zm =3.288-10~4 7,р = Z524-10~' v = 60 г = 1.5 -10 1

а, = 6-10'6 Ь, = -1.05-!013 с, =4.5-И)8 <Tl) = -as/4 а = -1.007-К)17 Ъ = 6.498-Ю13 zm =3.226-10"* zp = 2455-10"' v = 40 г = 2.5-1ГГ4

a, ^З-Ю16 b, = -6-to" c, --- 3-(0s а„ = -2/3as а = -5.678-10'6 Ь = 4.55 МО13 гт =4.0-10"4 zp = 2.98-1 (Г4 v = 40 г = 4-10~*

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Для исследования остаточных напряжений, формируемых в поверхностном слое деталей, подвергаемых упрочнению дробеструйной обработкой, разработана методика расчета остаточных напряжений.

2. На основе разработанной методики создан алгоритм решения задачи, позволяющий получить аналитическую зависимость распределения остаточных напряжений, формируемых в процессе дробеструйной обработки в поверхностном слое полубесконечной пластины, от параметров процесса обработки.

3. Алгоритм реализован в компьютерной программе доя ПЭВМ типа IBM PC/AT, которая дает возможность получить распределение остаточных напряжений по глубине упрочненного слоя для различных параметров процесса упрочнения.

4. При помощи разработанной программы исследованы характер

распределения остаточных напряжений в поверхностном слое

полубесконечной пластины и их зависимость от различных параметров процесса обработки и свойств материала.

Выявлены параметры процесса упрочнения, оказывающие наибольшее влияние на величину и характер распределения создаваемых остаточных напряжений.

Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальным» данными, известными из литературы и полученными в АО "Пермские моторы".

5. Осуществлена постановка задачи оптимизации процесса формирования остаточных напряжений в виде двух связанных задач оптимизации: определения оптимального с точки зрения эксплуатации распределения остаточных напряжений и отыскания параметров процесса обработки, обеспечивающих формирование необходимых остаточных напряжений.

6. Произведено точное аналитическое решение поставленных оптимизационных задач при помощи метода Лагранжа. Алгоритм реализован в компьютерных программах с использованием прикладного программного обеспечения, позволяющих получить решение оптимизационных задач с минимальными затратами времени, так как исключается необходимость многократного решения прямой задачи при отыскании оптимальных параметров.

7. При помощи разработанных программ найдены оптимальные параметры процесса упрочнения для различных эксплуатационных нагружений н, таким образом, осуществлен комплексный подход к проблеме оптимизации процесса упрочнения деталей посредством дробеструйной обработки.

8. Разработанные методики внедрены в производство АО "Авиадвигатель", а также используются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных работ студентами кафедры "Динамика и прочность машин" ПермГТУ.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бояршинова И. П. Анализ остаточных напряжений в конструкциях при поверхностном пластическом деформировании // Тез. докл. X зимней школы по механике сплошных сред / Инст. мех. спл. сред УО

. РАН. Пермь, 1995. С. -О.

2. Бояршинова И. Н., Калашников Ю. В. Построение математической модели процесса дробеструйной обработки деталей с учетом приспособляемости II Тез. докл. Всерос. конф. "Матем. моделирование техно/. • ."I. процессов обраб. матер, давлением." Пермь, 1990. С.11.

3. Бояршинова И. Н., Калашников Ю. В., Ермилова В. Н. Математическое моделирование и оптимизация процесса дробеструйной обработки

деталей II Тез. докл. Всес. конф. "Интенсификация произв-ва и повыш. качества изделий поверхн. пласт, деформированием". Тольятти, 1989.

4. Бояршинова И. Н., Калашников Ю. В. Моделирование процесса дробеструйной обработки на ЭВМ // Тез. докл. Всес. конф. "Поверхност. слой, точность и эксплуатац. св-ва дет. маш." М., 1990. С. 84.

5. Бояршинова И. Н., Колмогоров Г. Л. Остаточные напряжения в конструкциях при поверхностном пластическом деформировании II Тез. докл. Межрегион, конф. "Математическое моделирование систем и явлений". Пермь, 1993. С. 18.

6. Бояршинова И. Н., Колмогоров Г. Л. Остаточные напряжения в поверхностном слое деталей после дробеструйной обработки // Вестник ПГТУ. Механика. Межвуз. сб. / Изд-во ПГТУ. Пермь, 1995. № 2. С. 18 -25.

7. Бояршинова И. Н., Колмогоров Г. Л. Остаточные напряжения в конструкциях при поверхностном пластическом деформировании // Математическое моделирование систем и явлений: Межвуз. сб. Самара, 1995. С. 25-30.

8. Оптимальное управление процессами пластического деформирования с целью получения заданных характеристик материала / Ашихмин В. Н., Бояршинова И. Н., Няшин Ю. И., Столбов В. Ю. II Тез. докл. Всесоюз. шк.-семин. "Математическое моделирование в науке и технике". Пермь, 1986. С. 23-24.

9. Boyarshinova I. N.. Kolmogorov G. L., Minatsevich S. F. Residual Stress in Structures under the Surface Plastic Deformation H Proc. of the 4th Int. Conf. on Residual Stresses. Baltimore. 1994. P. 357 - 360.

10. Boyarshinova I. N.. Kolmogorov G. L. Residual Stresses in Structures Subjected to Cyclic Loading // Proc. of the Int. Conf. on Mechanics of Solids and Materials Eng. Singapore. 1995. P. 907 - 910.

Сдано в печать 15. 05. 96. Формат 60x84/16. Объем 1 п. л. Тираж 100. Заказ 1024.

Ротапринт Пермского государственного технического университета