Аннотация
В работе рассмотрен вопрос о формировании напряженно-деформированного состояния (НДС) стенки отливки, приводящего к браку по холодным и горячим трещинам. Рассмотрено формирование НДС при температурном перепаде по сечению стенки отливки после полного ее затвердевания. Проведено математическое и физическое моделирование процессов термонапряженного состояния на материалах с низкой теплопроводностью из силикатного стекла. Такой подбор материалов позволил получить критические термические напряжения, приводящие к разрушению под действием теплового удара. В работе определено поле деформаций, возникающих при температурном перепаде, в момент разрушения исследуемого образца. Проведенный в соответствии с физическим экспериментом теоретический расчет позволил произвести количественную оценку изменения напряжений по сечению стенки во времени. Определена и графически представлена динамика изменения главных напряжений и их результирующих, полученных по четвертой теории прочности, что позволит определить условия нарушения сплошности материала применительно к стенке отливки.
Ключевые слова
Отливка, плоская стенка, термические напряжения, температурные деформации, математическое моделирование.
1. Напряжения и прочность затвердевающего слоя отливок прокатных валков/ А.Л. Рудницкий, Л.В. Гольдштейн, Р.Л. Билярчик и др.// Литейное производство. 1985. №10. С.27–28.
2. Применение разностных схем в расчете температурных напряжений при разрушении / А.С. Савинов, К.И. Шишкина, Е.А. Селиванова и др. // Современные методы конструирования и технологии металлургического производства: Междунар. сб. науч. тр. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. С. 47–52.
3. Савинов А.С., Дьяченко Д.Я., Фролушкина К.А. Расчет температурных деформаций при охлаждении пластины // Механическое оборудование металлургических заводов: Междунар. сб. науч. тр. Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2012. С. 177–180.
4. Расчет температурных деформаций в алюминиевой пластине при охлаждении ее в различных условиях / А.С. Савинов, Л.Б. Долгополова, Е.А. Анисимова и др.// Литейные процессы: межрегион. сб. науч. тр. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2012. С. 89–94.
5. Экспериментальное определение критических деформаций при температурном градиенте стенки отливки / А.С. Савинов, А.С. Тубольцева, Е.А. Анисимова и др.// Современные проблемы теории машин: материалы I Международной заочной научно-практической конференции. Новокузнецк: Издательский центр СибГИУ, 2013. С. 128-131.
6. Экспериментальное определение механических свойств хрупких материалов / А.С. Савинов, Л.Б. Долгополова, Е.А. Анисимова, Е.С. Савинов // Механика и актуальные проблемы металлургического машиностроения: междунар. сб. науч. тр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. С. 52-55.
7. Оценка температурных напряжений в затвердевающей отливке / В.А. Журавлев, З.Ф. Кильдюшева, С.К. Михайлов и др.// Литейное производство. 1972. №7. С. 21.
8. Колокольцев В.М., Савинов А.С., Ибрагимов Ф.Г. Идентификация термических напряжений при температурном градиенте в плоской стенке отливки // Сталь. 2014. №4. С. 21-24.
9. Расчет деформации литейных систем при затрудненной усадке с цилиндрическим элементом внедрения/ А.С. Савинов, А.С. Тубольцева, Н.Н. Хоменко и др.// Механическое оборудование металлургических заводов: Международ. сб. науч. тр. Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2012. С. 148–153.
10. Морозейский Л.И., Митенев О.А. Исследование отливки широких слябов в кристаллизаторы с волнистой поверхностью // Проблемы стального слитка. Физико-химические процессы кристаллизации стальных слитков. М.: Металлургия, 1967. №2. С. 439–447.
11. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. М.: Высш. шк., 1975. 654 с.