6.2. РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ

Настоящий расчетный анализ долговечности коллекторов проводится в соответствии с предлагаемой методикой и включает следующие этапы: расчет собственных и общих ОН, обусловленных взрывной развальцовкой трубки в коллектор; расчет кинетики НДС при взаимодействии ОН и термомеханической эксплуатационной нагрузки; расчет повреждения и долговечности наиболее нагруженных зон коллектора.

6.2.1. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ОН И ДЕФОРМАЦИЙ

Для определения НДС, возникающего в процессе взрывной запрессовки трубки в коллектор, была решена МКЭ динамическая упругопластическая задача в соответствии с расчетной схемой, сформулированной в разделе 6.1.

Таблица 6.1. (см. скан) Физико-механические свойства сталей

Расчет проводился в осесимметричной постановке по схеме, представленной на рис. 6.3. При этом принимали следующие характерные размеры: Нагрузка (давление продуктов детонации на внутреннюю поверхность трубки) задавалась по формуле (6.5) с коэффициентом демпфирования Расчет нагрузки проводили при длине заряда скорости детонации и плотности заряда При этих значениях параметров максимальное значение давления на фронте волны С целью предотвращения среза трубок при взрывной развальцовке длина заряда I делается меньше толщины стенки коллектора. Такая технология приводит к возникновению так называемой области недовальцовки, где трубка не контактирует с коллектором.

Для расчета НДС в пластической области принималась теория пластического течения в сочетании с моделью изотропного упрочнения, а поверхность текучести (где для сталей задавали в соответствии с рис. 6.5. Анализ НДС при взрывной развальцовке трубок проводили при температуре физико-механические свойства материалов представлены в табл. 6.1.

(кликните для просмотра скана)

Процесс взрывной запрессовки трубки в коллектор характеризуется следующими особенностями. По мере распространения прямой волны детонации в моменты времени область пластической деформации распространяется как по образующей трубки так и в глубь металла коллектора по оси При этом поля пластических деформаций на участке где действует нагрузка, имеют ратягивающую окружную и сжимающую радиальную гргг компоненты (рис. 6.10).

Рис. 6.11. Распределение интенсивности и накопленной пластической деформации после окончания взрывной запрессовки

Осевая компонента на участке где действует давление меняет знак. В области фронта ударной волны реализуются сжимающие в остальной зоне действия давления — растягивающие деформации. Начиная с момента времени распространяется обратная волна детонации; наложение прямой и обратной волн детонации приводит к дальнейшему увеличению зоны пластически деформированного материала. К моменту времени уровень нагрузки значительно уменьшается и дальнейшее пластическое деформирование происходит в моменты времени, совпадающие с моментами прихода отраженных от внешних границ волн напряжений. Этот эффект пластического деформирования от совместного действия

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

отраженных волн и внешней нагрузки проявляется в деформировании материала по сложной траектории. Сложный (знакопеременный) характер пластического деформирования реализуется также в областях прохождения ударной волны. Степень указанных эффектов можно оценить из сопоставления интенсивности пластической деформации и параметра Одквиста и 6.11). Чем больше их различие, тем в большей степени нагружение в рассматриваемой зоне отличается от простого.

Рис. 6.14. Распределение остаточных напряжений (собственных) в зоне недовальцовки при

При с волновые процессы практически полностью затухают. Несколько ранее прекращается пластическое деформирование материала. Распределение интенсивности остаточных пластических деформаций представлено на рис. 6.11, а. Видно, что зона максимальной пластической деформации и, следовательно, развальцовки находится при

Напряженное состояние в процессе взрывной запрессовки трубки характеризуется достаточно высокой жесткостью: (рис. 6.12). Кроме того, в области активного пластического деформирования материала наблюдается высокий абсолютный уровень напряжений, что связано с возрастанием напряжения течения при больших скоростях деформирования.

ОН после взрывной запрессовки трубки представлены на рис. 6.13. В области напряжения сжимающие с максимальными значениями соответственно В районе недовальцовки (зона, где нет контакта между трубкой и коллектором, в металле коллектора характеризуются значительными растягивающими окружными напряжениями (рис. 6.14). Окружные напряжения концентрируются в районе фаски коллектора, достигая примерно (рис. 6.14, а).

Аналогичные исследования были проведены при коэффициенте демпфирования (при этом ).

Характер распределения полей ОН в этом случае практически не отличается от исследованного ранее. В то же время наблюдается некоторое повышение уровня окружных напряжений в зоне недовальцовки (рис. 6.14,6).