Отчет ИВМ СО РАН за 2006 год

Программы РАН

Отделение наук о Земле

Программа № 7.3 «Техногенное преобразование недр Земли: развитие теоретических основ эффективного использования и сохранения георесурсов»

Проект № 2 «Теоретическое и экспериментальное изучение путей повышения эффективности и экологической безопасности импульсных машин для разрушения горных пород и изменения свойств породного массива»

Исполнитель от ИВМ СО РАН:
к.т.н., доц. С. В. Доронин

Рассмотрены особенности напряженного состояния условного элемента вооружения, импульсных машин, в качестве которого приняты инденторы различной формы. При этом в качестве варьируемых параметров приняты угол заострения, степень затупления, форма индентора и угол приложения нагрузки. Задачи решались в упругой и упругопластической постановке. Анализ влияния угла заострения, степени затупления и угла приложения нагрузки выполнен для индентора в виде конуса с переменными геометрическими параметрами.

Анализ результатов расчетов позволил сделать вывод, что с уменьшением угла резания растут все силовые и деформационные характеристики, однако пластические составляющие напряжений и деформаций увеличиваются быстрее, чем упругие и полные компоненты.

Выполнен численный анализ напряженно-деформированного состояния инденторов четырех типов (рис. 16). За единичный результат приняты расчетные параметры для индентора типа 1. Результаты расчетов, нормированные к значениям, полученным для индентора типа 1, представлены в табл. 1, 2.

Рис. 16. Твердотельные модели инденторов

Таблица 1. Результаты решения упругой задачи

Тип индентора Интенсивность напряжений Абсолютные деформации

1 1 1

2 0,95 0,65

3 0,81 0,55

4 0,97 0,77

Таблица 2. Результаты решения упругопластической задачи

Тип индентора Интенсивность напряжений Абсолютные деформации Эквивалентные пластические напряжения Интенсивность полной деформации Интенсивность пластической деформации Эквивалентные пластические деформации Работа пластической деформации

1 1 1 1 1 1 1 1

2 0,77 0,30 0,73 0,25 0,18 0,18 0,15

3 0,77 0,21 0,68 0,10 0,03 0,03 0,02

4 0,88 0,53 0,87 0,64 0,60 0,59 0,55

Как следует из результатов, форма индентора оказывается фактически определяющей характеристикой, поскольку при одних и тех же характерных размерах показатели напряжений и деформаций отличаются в десятки раз.

Проведено исследование напряженного состояния зоны контакта инструмента и породы. В качестве модельного примера рассмотрено вдавливание симметричного штампа в объем однородного материала (рис. 17). При выделении четверти модели видны зона контакта штампа с материалом и характер распределения интенсивности напряжений (рис. 18).

Рис. 17. Твердотельная модель штампа и блока породы

Рис. 18. Характер распределения интенсивности напряжений в зоне контакта

Проведены расчеты, в которых варьировалась жесткость материала, воспринимающего давление штампа. За единичный принят результат при одинаковых модулях упругости штампа и материала. Результаты упругого решения представлены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты решения упругой задачи

Е, МПа Интенсивность напряжений Абсолютные деформации

210000 1 1

100000 1,07 1,18

60000 1,13 1,39

Основные публикации:

Доронин С. В.
Моделирование прочности и разрушения конструкций технологического оборудования // Химическое и нефтегазовое машиностроение. — 2006. — № 8. — С. 38-40.
Доронин С. В., Шигин А. О.
Проектирование и надежность конструкций технологического оборудования // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Стратегические приоритеты и инновации в производстве цветных металлов и золота». — Красноярск: ГОУ ВПО ГУЦМиЗ. — 2006. — C. 279–281.

(Отдел машиноведения)

К началу