Серед перспективних ресурсозберігаючих технологій виробництва деталей, з покращеними експлуатаційними характеристиками, чільне місце займають процеси об’ємного пластичного деформування виробів. Актуальність досліджуваної теми обумовлена необхідністю підвищення показників механічних властивостей деформованого металу, збільшення стійкості інструменту, отримання високоточних штампованих виробів із належним рівнем технологічної спадковості. Метою дослідження є створення необхідного рівня деформаційного зміцнення та пошкодженності деформованого металу, виробів складної конфігурації, що дозволить замінити дорогі марки сталей більш дешевими, із аналогічними службовими характеристиками. Для розрахунку компонентів тензора напружень, при немонотонному навантаженні, використана модель анізотропно-зміцнюваного тіла. На підставі теоретичних та експериментальних надбань запропоновано, для виготовлення деталей з фланцем, застосовувати способи холодного комбінованого видавлювання, які дозволяють значно збільшити граничні розміри і покращити показники технологічної спадковості виробу. В статті представлена методика визначення кінематичних характеристик пластичної течії металу аналітичними функціями, отриманими на основі експериментальних досліджень руху суцільного середовища. Тензорний підхід дозволив створити модель накопичення пошкоджень при немонотонній деформації. Представлений комплекс обчислень дозволяє достовірно і з досить високою точністю визначити напружений стан, величину витраченого ресурсу пластичної формозміни під час немонотонного об’ємного деформування, без попереднього підігріву металу. На основі інформації про напружено-деформований стан і тензорної моделі накопичення пошкоджень здійснена оцінка граничного формоутворення деталей з фланцем. Практична цінність досліджень полягає у використанні запропонованих підходів для розв’язання низки технологічних задач обробки металів тиском, коли матеріал зазнає немонотонного пластичного деформування в умовах об’ємного напруженого стану
холодне комбіноване видавлювання, немонотонна деформація, складне навантаження, пластичність металу, об’ємне штампування
[1] Aliiev, I.S., Sivak, R.I., Markov, O.E., & Levchenko, V.N. (2023). The evaluation of workpiece deformability for the process of two-stage extrusion of hollow hull. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 129(3-4), 1345-1353. doi: 10.1007/s00170-023-12353-6.
[2] Aliieva, L., Hrudkina, N., Aliiev, I., Zhbankov, I., & Markov, O. (2020). Effect of the tool geometry on the force mode of the combined radial-direct extrusion with compression. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1(104)), 15-22. doi: 10.15587/1729-4061.2020.198433.
[3] Beygelzimer, Y., Filippov, A., & Estrin, Y. (2023). ‘Turbulent’ shear flow of solids under high-pressure torsion. Philosophical Magazine, 103(11), 1017-1028. doi: 10.1080/14786435.2023.2180681.
[4] Brünig, M., Koirala, S., & Gerke, S. (2023). A stress-state-dependent damage criterion for metals with plastic anisotropy. International Journal of Damage Mechanics, 32(6), 811-832. doi: 10.1177/10567895231160810.
[5] Chandran, S., & Verleysen, P. (2024). Non-monotonic plasticity and fracture in DP1000: Stress-state, strain-rate and temperature influence. International Journal of Mechanical Sciences, 267, article number 109011. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2024.109011.
[6] Chukhlib, V., Klemeshov, E., Gubskyi, S., Okun, A., & Biba, N. (2020). Theoretical and experimental studies of changes in the workpiece shape during narrow die indentation. In 361-370Springer. doi: 10.1007/978-3-030-50794-7_35.
[7] Dai, J., Yuan, J., Yang, Z., Zhang, C., Zhang, H., & Yu, S. (2022). Deformation and fracture behavior in TRIP steels under static and dynamic tensile conditions. Journal of Materials Research and Technology, 18, 3798-3807. doi: 10.1016/j.jmrt.2022.04.050.
[8] Dou, W., Xu, Z., Han, Y., & Huang, F. (2023). A ductile fracture model incorporating stress state effect. International Journal of Mechanical Sciences, 241, article number 107965. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2022.107965.
[9] Faraji, G., & Torabzadeh, H. (2019). An overview on the continuous severe plastic deformation methods. Materials Transactions, 60(7), 1316-1330. doi: 10.2320/matertrans.MF201905.
[10] Fernandez, F., Puso, M., Solberg, J., & Tortorelli, D. (2020). Topology optimization of multiple deformable bodies in contact with large deformations. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 371, article number 113288. doi: 10.1016/j.cma.2020.113288.
[11] Hasemann, G., Müller, C., Grüner, D., Wessel, E., & Krüger, M. (2019). Room temperature plastic deformability in V-rich V-Si-B alloys. Acta Materialia, 175, 140-147. doi: 10.1016/j.actamat.2019.06.007.
[12] Kukhar, V., Povazhnyi, O., & rushko, O. (2022). Analysis of CuZn5 tube buckling during producing of the crossover bend for metallurgical unit. Advanced Manufacturing Processes IV (pp. 444-454). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-16651-8_42.
[13] Lakshmi, S., Matvijchuk, V., Rubanenko, O., & Branitskyi, Y. (2020). Justification and development of methods building curves boundary deformation of metals. Materials Today: Proceedings, 38(1-3), 3337-3344. doi: 10.1016/j.matpr.2020.10.243.
[14] Lin, L., Peng, W., Titov, V., Oleksandr, M., Wu, X., & Li, H. (2023). Interface phenomena and bonding mechanism in the new method of cross wedge rolling bimetallic shaft. Journal of Materials Research and Technology, 24, 1132-1149. doi: 10.1016/j.jmrt.2023.03.049.
[15] Meyer, K., & Menzel, A. (2021). A distortional hardening model for finite plasticity. International Journal of Solids and Structures, 232, article number 111055. doi: 10.1016/j.ijsolstr.2021.111055.
[16] Milenin, A., Furushima, T., Du, P., Pidvysots’kyy, V. (2020). Improving the workability of materials during the dieless drawing processes by multi-pass incremental deformation. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 20(3). 86. doi: 10.1007/s43452-020-00092-4.
[17] Mykhalevych, V., Dobraniuk, Y., Matviichuk, V., Kraievskyi, V., Тiutiunnyk O., Smailova, S., & Kozbakova, A. (2023). A comparative study of various models of equivalent plastic strain to fracture. Informatics, Control, Measurement in Economy and Environmental Protection, 13(1), 64-70. doi: 10.35784/iapgos.3496.
[18] Reese, S., Brepols, T., Fassin, M., Poggenpohl, L., & Wulfinghoff, S. (2021). Using structural tensors for inelastic material modeling in the finite strain regime – A novel approach to anisotropic damage. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 146, article number 104174. doi: 10.1016/j.jmps.2020.104174.
[19] Sheykin, S.Ye., Melnichenko, V.V., Studenets, S.F., Rostotskyi, I.Yu., Iefrosinin, D.V., Melnichenko, Ya.V., Grushko, O.V. (2021). doi: 10.3103/S1063457621030096.
[20] Shtern, M.B., Mikhailov, O.V., & Mikhailov, A.O. (2021). Generalized continuum model of plasticity of powder and porous materials. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 60, 20-34. doi: 10.1007/s11106-021-00211-7.
[21] Sivak, R., Kulykivskyi, V., Savchenko, V., Minenko, S., & Borovskyi, V. (2023). Determination of porosity functions in the pressure treatment of iron-based powder materials in agricultural engineering. Scientific Horizons, 26(3), 124-134. doi: 10.48077/scihor3.2023.124.
[22] Tu, S., Ren, X., He, J., & Zhang, Z. (2020). Stress–strain curves of metallic materials and post‐necking strain hardening characterization: A review. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 43(1), 3-19. doi: 10.1111/ffe.13134.
[23] Yoon, S.-Y., Barlat, F., Lee, S.-Y., Kim, J.-H., Wi, M.-S., & Kim, D.-J. (2022). Finite element implementation of hydrostatic pressure-sensitive plasticity and its application to distortional hardening model and sheet metal forming simulations. Journal of Materials Processing Technology, 302, article number 117494. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2022.117494.
[24] Yu, R., Li, X., Yue, Z., Li, A., Zhao, Z., Wang, X., Zhou, H., & Lu, T.J. (2022). Stress state sensitivity for plastic flow and ductile fracture of L907A low-alloy marine steel: From tension to shear. Materials Science and Engineering: A, 835, article number 142689. doi: 10.1016/j.msea.2022.142689.
[25] Zhou, L., & Wen, H. (2019). A new dynamic plasticity and failure model for metals. Metals, 9(8), 905. doi: 10.3390/met9080905.