Simulation of the stress-strain state of a tubular billet during the expansion of its middle part using rigid die

Abstract

В работе представлены результаты моделирования в конечно-элементном программном комплексе ANSYS напряженно-деформированного состояния тонкостенной трубчатой заготовки из титанового сплава ОТ4 в процессе раздачи эластичной средой по жесткой матрице. Рассматривается осесимметричная матрица в виде тела вращения с криволинейной образующей. Задача решается в осесимметричной квазистационарной постановке. Конечно-элементная модель включает пуансон, матрицу, трубчатую заготовку, и эластичное рабочее тело. Пуансон перемещается в вертикальном направлении вниз, передавая усилие на деформируемую деталь через рабочее тело. Фрикционное взаимодействие происходит по закону Кулона. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния детали в процессе формообразования. Исследовано распределение остаточных напряжений, упругое пружинение после снятия нагрузки и утонение стенок детали. Показана возможность получения детали типа «переходник» из титанового сплава ОТ4 холодным пластическим деформированием без нагрева заготовки. In this paper, the results of simulation of the stress-strain state of a thin-walled tubular blank made from titanium alloy OT4 in the ANSYS finite element software package in the process of expansion by an elastic medium in the rigid die are presented. The axisymmetric die in the form of a body of revolution with a curvilinear generatrix is considered. The problem is solved in an axisymmetric quasi-stationary setting. The finite element model includes a punch, a die, a tubular blank, and an elastic working body. The punch moves vertically downward, transmitting the force to the deformed tube through the working body. Frictional interaction occurs according to the Coulomb's law. The analysis of the stress-strain state of the deformed detail in the process of shaping is carried out. Distribution of residual stresses, elastic spring back after removal of the load and wall thinning of the detail are investigated. The possibility of obtaining the "adapter" type detail from titanium alloy OT4 by cold plastic deformation without heating the blank is shown.