Прессование и обработка пластиковых материалов Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности

Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности

 

Условие пластичности порошковых материалов (3.64) содержит ряд эмпирических параметров. Это насыпная относительная плотность r0, напряжение s*, константа сцепления K0, коэффициент внутреннего трения f, предельное напряжение t0 и эмпирическая константа b в выражении (3.65) для объемной доли твердой фазы a. Насыпная относительная плотность r0 определяется взвешиванием. Остальные параметры находятся по результатам механических испытаний следующим образом.

Напомним, что эллиптическое условие пластичности эквивалентно критерию пластичности Бельтрами: пластическое течение наступает тогда, когда сумма удельной упругой энергии изменения объема и формы несплошного тела достигает своего предельного значения. Функции пористости y и j представляют собой соответственно отношения эффективных модулей объемного сжатия К и сдвига m порошкового тела к модулю сдвига его вещества m0:

                                     Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности; Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности.                                (3.78)

 

Тогда левая часть эллиптического условия пластичности будет характеризовать полную энергию упругого деформирования u порошкового тела на поверхности нагружения, приведенную к модулю сдвига m0:

                                         Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности.                                    (3.79)

Для функций y и j принимаются зависимости, полученные В.В. Скороходом:

                                   Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности; Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности.                              (3.80)

При известных функциях y и j сначала находится экспериментальная зависимость полной упругой энергии порошкового тела от относительной плотности u(r). Для этого проводятся механические испытания с измерением компонентов напряженного состояния и последующим расчетом среднего напряжения s и интенсивности касательных напряжений Т. Затем при соответствующей обработке зависимости u(r) находятся искомые эмпирические параметры.

Так как находится энергетическая характеристика u(r), то отсутствуют жесткие требования к схеме проведения механических испытаний, поэтому в настоящей работе феноменологические параметры условия пластичности для сыпучих материалов оболочки определялись при одностороннем прессовании в закрытой матрице.

При прессовании в закрытой матрице измерялись полное давление прессования q и радиальное давление рr. Кроме того, для расчета плотности определялась текущая высота спрессованного объема. Для исключения влияния внешнего трения на величину истинного осевого давления использовали известную методику. Суть ее заключается в том, что в одной матрице спрессовываются два образца одинаковой плотности, но имеющие разные массы и боковые площади трения. Истинное осевое давление рz, соответствующее текущей плотности, рассчитывается по зависимости

                                    Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности,                               (3.81)

где М1, М2 – массы навесок; q1, q2 – полные давления прессования навесок.

Прессование проводили в цилиндрической матрице радиусом 39 мм на гидропрессе Д-1932 с номинальным усилием 1600 кН. Песок перед прессованием просеивали через сито с диаметром ячейки 1,0 мм. Кроме песка исследовали шамотную крошку и смесь песка с шамотной крошкой в соотношении 3:1 (по объему). Измерение полного q и радиального рr давлений осуществляли  тензометрическим  методом. Спрессовывались  навески  массой М1 = 150 г и М2 = 300 г. Насыпная гравиметрическая плотность песка составила 1,6 г/см3, шамотной крошки – 1,17 г/см3. Гравиметрическая плотность беспористых песка и шамота принималась равной 2,62 и 2,92 г/см3 соответственно. Тогда относительная насыпная плотность песка составляет r0 = 0,61; шамотной крошки – r0 = 0,41.

Экспериментальные данные по уплотняемости песка и шамотной крошки с разной массой навесок представлены на рис. 3.10. При оценке истинного осевого давления рz для фиксированной плотности по кривым q1(r) и q2(r) определяли пару значений q1, q2 (на рис. 3.10,а показано линиями); затем по уравнению (3.81) рассчитывали величину рz. Максимальная величина полного давления прессования в эксперименте составляла qmax = 200 МПа. При этом песок уплотняется до относительной плотности r = 0,78; шамотная крошка – до r=0,65. Сопротивление деформации при более высокой плотности находили экстраполированием по уравнению прессования рz(r). Анализ показал, что среди известных уравнений прессования экспериментальные данные по уплотнению песка и шамотной крошки с хрупкой твердой фазой наиболее точно аппроксимируются уравнением прессования В.Е. Верниковского для огнеупорной керамики

 

                                    Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности,                               (3.82)

 

где А, n – эмпирические константы. Эмпирическая зависимость между радиальным рr и осевым рz давлением принималась в следующем виде:

 

                                          Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности.                                     (3.83)

 

Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности

а

 

б

 
Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности

 

Р и с. 3.10. Зависимости между относительной плотностью r песка (а) и шамотной крошки     (б)     и     силовыми    параметрами

прессования:

1 – q1; 2 – q2; 3 – рz; 4 –  рr

 

Значения эмпирических констант А, n и m в уравнениях (3.82), (3.83) для исследованных материалов приведены в табл. 3.1.

 

Гидростатическое давление р = - s и интенсивность касательных напряжений Т при осесимметричном прессовании в закрытой матрице рассчитывали по зависимостям

 

                        Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности; Экспериментальные исследования механических и триботехнических свойств материалов сыпучей оболочки Частное условие пластичности.                   (3.84)

 

 


Рейтинг@Mail.ru

Яндекс.Метрика