Моделирование режима протекания процесса сварки плоских листовых деталей взрывом
- 1 — Санкт-Петербургский горный университет
- 2 — Санкт-Петербургский горный университет
- 3 — Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
Перечень материалов, подлежащих сварке взрывом, весьма обширен и составляет несколько сотен сочетаний различных сплавов и металлов, а многообразие схем сварки взрывом насчитывает более тысячи вариантов. Практически во всех технических решениях процесс предусматривает последовательное создание физического контакта свариваемых материалов и их соединение за счет пластической деформации контактирующих поверхностей. Прочность такого соединения зависит от режима протекания процесса сварки. При правильном подборе параметров режима возможно получить качественное соединение требуемой прочности, однако экспериментальный подбор таких вариантов является весьма трудоемким и затратным процессом. Компьютерное моделирование и применение математических моделей для решения динамических задач механики взрыва упрощает поиск оптимальных параметров и позволяет в кратчайшие сроки прогнозировать ожидаемый результат. В статье рассмотрены вопросы моделирования сварки металлов взрывом, расчеты, связанные с параметрами процесса образования сварного шва посредством программного пакета Ansys Autodyn. Представлена модель для анализа деформационного процесса сварки взрывом пластины и ее соединения с матрицей. Определены основные параметры сварки взрывом (скорость, давление, время). Адекватность получаемых значений оценивалась в системах алюминий – медь, медь – сталь. Выполнен сравнительный анализ результатов моделирования и натурных экспериментов. На основе численных расчетов обоснован вывод о пригодности полученной модели для предварительного анализа основных параметров сварки на подготовительном этапе.
Литература
- Wave formation in oblique collisions: a collection of articles. Ed. bu I.V.Yakovleva. Novosibirsk: Izd-vo Instituta diskretnoi matematiki i informatiki, 2000, p. 221 (in Russian).
- Denisov I.V., Rozen A.E., Kryukov D.B. et al. Mathematical modeling of deformation and explosive processes occurring during explosion welding. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2006. N 9(24). Seriya «Svarka vzryvom i svoista svarnykh soedinenii». Iss. 2, p. 79-87 (in Russian).
- Rozen A.E, Los' I.S., Muizemnek A.Yu., Khorin A.V., Zhuravlev E.A. Simulation of the deformation process in the tasks of reinforcement and explosion welding using the LS-DYNA program. Tekhnicheskie nauki. Mashinostroenie i mashinovedenie. 2010. N 1 (13), p. 123-132 (in Russian).
- Muizemnek A.Yu. Mathematical modeling of processes, impact and explosion in the LS-DYNA program / A.Yu.Muizemnek, A.A.Bogach. Penza: Informatsionno-izdatel'skii tsentr PenzGU, 2005, p. 106 (in Russian).
- Tyumentsev A.N., Ditenberg I.A., Pinzhin Yu.P. et al. Features of the microstructure and mechanisms of formation of submicrocrystalline copper, obtained by methods of intense plastic deformation. Fizika metallov i metallovedenie. 2003. N 4 (96), p. 33-43 (in Russian).
- Pshenichnyuk A.I., Kaibyshev O.A., Astanin V.V. A superplasticity model based on the ideas of cooperative grain boundary sliding. Matematicheskoe modelirovanie sistem i protsessov. 1998. N 6, p. 99-109 (in Russian).
- Gundorin V.V., Ermolovich E.I., Kuznetsov I.A., Smirnov A.S., Yashin V.B. Explosive welding on thin gaps: features and prospects of using bulk explosives. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2016. Vol. 19. N 19, p. 48-52 (in Russian).
- Explosion Physics: In 2 volumes. Ed. bu L.P.Orlenko. Moscow: FIZMATLIT, 2002. Vol. 2, p. 656 (in Russian).
- Kuzkin V.A., Mihaluk D.S. Application of numerical simulation for identification of Johnson-Cook material model parameters for aluminum under high-speed loading. Computational Continuum Mechanics. 2010. Vol. 3, p. 32-43.
- Kaya Y. Investigation of сopper-aluminum composite materials produced by explosive welding. Metals. 2018. Vol. 8. N 780.
- LS-DYNA: Theoretical Manual / Editer J.Hallquist. Livermore, LSTC, 1998, p. 628.
- Nan Y., Jiang J., Wang S., Men J. One parameter-obtained method for JWL equation of state considered detonation parameters. Explosion and Shock Waves. 2015. Vol. 35(2), p. 157-163.
- Shock-Assisted Materials Synthesis and Processing: Science, Innovations and Industrial Implementation. Edited A.A.Deribas, Yu.B.Scheck. Moscow: Torus Press Ltd., 2008, p. 152.
- Shyue K.M. A Fluid-Mixture Type Algorithm for Compressible Multicomponent Flow with Mie-Gruneisen Equation of State. Journal of Computational Physics. 2001. Vol. 171, p. 678-707.