Исследование 3D напряженно-деформированного состояния системы «СТМ-зерно-связка»

Механизм съема припуска при взаимодействии элементов системы «СТМ-зерно-связка» изучался при нагружении силой шлифования либо ве­личиной поперечной подачи, обеспечивающей по данным эксперимента из­менение состояния СТМ в зоне шлифования от упругого деформирования до разрушения. Характер нагружения принят статическим, однако, величина его рассчитывалась с учетом динамического характера взаимодействия и корректировалась по экспериментальным данным.

Приближенно оценить силу взаимодействия можно, воспользовавшись теорией соударения шаров, изложенной в [53].

Основной гипотезой этой теории является предположение о том, что свойства и размеры соударяющихся тел различаются не слишком сильно. Для таких тел время соударения очень велико по сравнению с периодом низшей формы их колебаний.

В данном случае одно из тел (СТМ) можно представить как шар бес­конечно больших радиуса и массы. В этом случае период низшей формы ко­лебаний становится очень большим, стремясь к бесконечности. Однако и в этом случае экспериментально определённая продолжительность соударения достаточно хорошо согласуется с результатами указанной теории [213].

Для случая, когда условный радиус округления зерна R2 = 100 мкм, скорость круга V = 30 м/с, модули упругости зерен и СТМ Е = 800 ГПа, ко­эффициент Пуассона v = 0.1, масса зерна m2 = 0.1 г получаем Pmax = 0.28 Н. По данной методике рассчитывалась величина силового нагружения систе­мы «СТМ — зерно — связка» и корректировалась по результатам эксперимен­тального определения сил резания и коэффициента шлифования при обра­ботке различных марок СТМ.

Варьировалось направление действия результирующей силы шлифо­вания по отношению к обрабатываемой поверхности от нормали (тангенци­альная составляющая силы резания Pz = 0, разрушение материала происхо­дит только под воздействием нормальной составляющей Py) до направления,

обусловленного соотношением сил Pz / Py = 0.1^0.4, что по данным экспери­ментов характерно для обработки сверхтвердых материалов.

В результате расчетов были получены значения перемещений в узлах и напряжений в элементах сетки. Для получения более полной картины 3D НДС наиболее нагруженной зоны контакта шаг сетки был уменьшен до 0.0005 мм по мере приближения к зоне контакта. При исследовании взаимо­действия зерна с поликристаллом рассматриваются модели, в которых связ­ка, зерно и поликристалл полагаются упругими сплошными телами.

Связка и поликристалл представляются в виде призматических фраг­ментов с размерами соответственно 2x2x3 мм и 1x1x2 мм, а зерно — в виде октаэдра с размерами 200x150x150 мкм, что позволяет достаточно точно мо­делировать деформирование фрагментов модели с учетом удаленности зон.

В качестве возможных вариантов ориентации зерна относительно по­ликристалла рассматриваются три: контакт зерна с поликристаллом по вер­шине зерна, ребру и плоскости. При изучении совместной работы зерен рас­сматривались различные вариации соотношений их количества по-разному ориентированных к зоне контакта.

Далее рассмотрено деформирование модели при этих ориентациях зерна и влияние упругих характеристик элементов модели на ее НДС.

Updated: 28.03.2016 — 18:44