539.5, 621.74 Численное моделирование влияния внутриформенного высокого газового давления на затвердевание и охлаждение стальной отливки
Евстигнеев А. И. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Одиноков В. И. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Потянихин Д. А. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Колошенко Ю. Б. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»)
СФЕРИЧЕСКАЯ ЛИТЕЙНАЯ ФОРМА, МАТРИЦА, НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, НАПРЯЖЕНИЕ, ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, СФЕРИЧЕСКАЯ СТАЛЬНАЯ ОТЛИВКА, ЗАТВЕРДЕВАНИЕ, ОХЛАЖДЕНИЕ
doi: 10.18698/2309-3684-2025-4-1948
Разработана численная схема и алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) отливки в процессе ее затвердевания в предварительно напряженной сферической металлической литейной форме, установленной в сферическую матрицу, подверженную тепловой нагрузке. В основу расчета положены уравнения линейной теории упругости, теплопроводности и апробированный численный метод. Рассматривается сборная литейная сферическая конструкция, ограниченная ортогональными семействами поверхностей. В качестве примера приводится задача по затвердеванию и охлаждению сферической стальной отливки в металлической форме, которая вмонтирована в матрицу. Результаты вычислений приведены в виде эпюр нормальных напряжений, перемещений и температур по сечению сферической конструкции. Дан анализ полученных расчетных результатов.
[1] Руденко В.Л., Баранов В.Л., Сорокатый А.В. Связанная термодинамическая модель обжатия трубчатого крешерного элемента при выстреле. Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук, 2012, № 3(73), с. 25–30.
[2] Белопухова А.К. Литье под давлением. Москва, Машиностроение, 1975, 400 с.
[3] Беккер М.Б. Литье под давлением. Москва, Машиностроение, 1990, 400 с.
[4] Пат. 2841324 Российская Федерация, МПК B22C 9/18 B22D 7/06, B22D 15/00. Способ подготовки металлической литейной формы к заливке металлом / А.И. Евстигнеев, В.И. Одиноков, Э.А. Дмитриев, и др.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Комсомольский-на-Амуре государственный университет»; заявл. 12.11.2024; опубл. 06.06.2025.
[5] Одиноков В.И., Каплунов Б.Г., Песков А.В., Баков А.В. Математическое моделирование сложных технологических процессов. Москва, Наука, 2008. с. 178.
[6] Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. Москва, Мир, 1964, 512 с.
[7] Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. Москва, Наука, 1964, 489 с.
[8] Лыков А.В. Теория теплопроводности. Москва, Высшая школа, 1967, 600 с.
[9] Ратников П.Э. Анализ методов расчета термоупругих напряжений в термически массивных стальных заготовках при нагреве (аналитический обзор). Литье и металлургия, 2005, № 1, с. 31–34.
[10] Лившиц В.Б., Кушнир А.П., Мамедова И.Ю., Зябнева О.А. Влияние все-стороннего газового давления на затвердевание и свойства стальных отливок. Литейное производство, 2021, № 5, с. 21–23.
[11] Монастырский В.П., Александрович А.И., Монастырский А.В., Соловьев М.Б., Тихомиров М.Д. Моделирование напряженно-деформированного состояния отливки при кристаллизации. Литейное производство, 2007, № 9, с. 29-36.
[12] Березин Д.Т. Численное моделирование теплонапряженного состояния в системе «отливка – матрица пресс-формы» для литья под давлением алюминиевых сплавов. Технология легких сплавов, 2023, № 3, с. 48-59.
[13] Ольховик E.О., Десницкий В.В., Молчанюк P.A. Экспериментальное исследование силового взаимодействия между отливкой и формой в период затвердевания металла. Литьё и металлургия, 2006, № 4 (40), с. 101-104.
[14] Дуюнова В.А., Молодцов С.В., Леонов А.А., Трапезников А. В. Применение методов компьютерного моделирования при изготовлении контурной отливки. Труды ВИАМ, 2019, № 11(83), с. 3-11.
[15] Чучунова С.Ю., Петров Б.И., Макеев К.А., Оборин Л.А. Компьютерное моделирование процесса формирования литой заготовки. Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2022, Т.1, с. 552-555.
[16] Огородникова О. М., Пигина Е. В., Мартыненко С.В. Компьютерное моделирование горячих трещин в литых деталях. Литейное производство, 2007, № 2, с. 27-30.
[17] Смелов В. Г., Вдовин Р. А., Агаповичев А.В. Использование систем численного моделирования для исследования технологического процесса литья лопаток в заготовительном производстве. Вестник СГАУ, 2015, № 3-2, с. 391-399.
[18] Илюхин В.Д. Компьютерное моделирование рассредоточения деформаций в методе борьбы с горячими трещинами. Литейное производство, 2021, № 3, с. 29-34.
[19] Монастырский А.В., Власов Ю.Б. POLIGONSOFT для литейного производства. Литьё и металлургия, 2022, № 3, с. 40-47.
[20] Kozin R.G., Shevchenko K.N. Stress state of a thick spherical shell enclosing a heat-releasing sphere. Soviet Applied Mechanics, 1971, vol. 7, no. 7, pp. 19–23.
[21] Gamer U. On the elastic-plastic deformation of a sphere subjected to as spherically symmetrical temperature field. Journal of Thermal Stresses, 1988, vol. 11, № 3, pp. 159–173.
[22] Миронов Д.Н., Гончаренко В.П., Чигарева Ю.А., Чигарев В.А. Решение стационарной задачи термоупругости и термопластичности в приближении эффективной модели для тела сферической формы. Теоретическая и прикладная механика: международный научно-технический сборник, 2016, № 31, с. 185–195.
[23] Артемов М. А., Барановский Е. С., Верлин А. А., Семка Э. В. Задача о толстостенной сферической оболочке. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don), 2021, Т. 21, № 1, с. 22–31.
[24] Номбре С. Б., Полянский Д. Д., Сторожев С. В., Чан Б. Л. Х. Учет параметрической неопределенности в модели температурных воздействий на внутреннюю поверхность упругого полого шара. Журнал теоретической и прикладной механики, 2023, № 2(83), с. 56–66.
[25] Евстигнеев А.И., Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Чернышова Д.В., Евстигнеева А.А., Иванкова Е.П. О трещиностойкости керамической оболочковой формы по выплавляемым моделям при затвердевании в ней шарообразной стальной отливки. Литейное производство, 2022, № 9, с. 17-21
[26] Евстигнеев А.И., Дмитриев Э.А., Чернышова Д.В., Одиноков В.И. и др. Моделирование внешнего силового воздействия на стойкость оболочковой формы при заливки в нее стали. Математическое моделирование, 2022, № 5(34), с. 61-72.
[27] Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Евстигнеев А.И., Свиридов А.В. Математическое моделирование процессов получения отливок в керамические оболочковые формы. Москва, Инновационное машиностроение, 2020, с. 256.
[28] Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Евстигнеев А.И., Потянихин Д.А., Квашнин А.Е. Математическое моделирование процесса деформации металла на литейно-ковочном модуле с измененным приводом боковых бойков. Математическое моделирование и численные методы, 2021, № 3, с. 3–23.
[29] Одиноков В.И., Евстигнеев А.И., Дмитриев Э.А., Колошенко Ю.Б., Евстигнеева А.А., Петров В.В. Моделирование стойкости литейных оболочечных форм, находящихся под действием внешней силовой и тепловой нагрузки. Математическое моделирование и численные методы, 2024, № 4, с. 31–51.
[30] Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия. Том 28, 2-е издание. Москва, Советская энциклопедия, 1954, 624 с.
Евстигнеев А.И., Одиноков В.И., Потянихин Д.А., Колошенко Ю.Б. Численное моделирование влияния внутриформенного высокого газового давления на затвердевание и охлаждение стальной отливки. Математическое моделирование и численные методы, 2025, № 4, с. 19–48.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №24-29-00214, https://rscf.ru/project/24-29-00214/
Скачать статью
Количество скачиваний: 5