Các ph-ơng pháp thực nghiệm xác định lực và công biến dạng
2.6. Cơ s mơ hình hờa q trình gia cơng áp lực Định lut đng dạng
Định lut đng dạng
Lực, ứng sut và biến dạng trong gia công áp lực cờ thể đ-ợc xác định bằng thực nghiệm. Tuy nhiên nếu sử dụng các mơ hình thực với tũ lƯ 1:1 thừ sỳ gƯp nhiều vn đề liên quan tắi chi phÝ vỊt liƯu, công sut thiết bị, thới gian dõng mịy... Do đờ, thay vì sử dụng các sản phm thực, ng-ắi ta th-ắng tiạn hộnh thÝ nghiệm trên các mơ hình với mt tỷ lệ nht định. Từ các kết quả với mơ hình sẽ suy luỊn ra ệỉi vắi vt thực. Để các kết quả thu đ-ợc trong điều kiƯn thÝ nghiƯm cê thĨ áp dụng cho điều kiện sản xut thì hai quá trình trên cèn tuân thủ quy tắc đng dạng. Quy tắc đờ nh- sau: Nếu tiến hành quá trình biến dạng dẻo trong các điều kiện đng dạng của các vt thể đng dạng về hình hục, đ-ợc chế tỰo tõ vỊt liƯu giỉng nhau thì áp lực riêng biến dạng cèn thiết của chóng bỪng nhau, tũ sỉ giữa lực biến dạng tồn phèn bằng bình ph-ơng hệ s đng dạng, tỷ s giữa công biến dạng bằng lp ph-ơng hệ s đng dạng. Chúng ta xét những điều kiện đng dạng chắnh mà quá trình biến dạng dẻo cèn phải tuân theo:
1. Vt biến dạng đ-ợc coi là đng dạng nhau về mt hình hục, khi tỷ s giữa các kắch th-ớc dài t-ểng ụng cđa vỊt thùc và mơ hình bằng nhau (chiều dài l, chiỊu rĩng b, chiÒu cao h...)
l l b b h h n T M T M T M (2.18)
chử sỉ T - chử vỊt thùc; chỉ s M - mơ hình.
Tỷ s giữa diện tắch, thể tắch t-ơng ứng sẽ bằng bình ph-ơng, lp ph-ơng hệ s đng dạng.
2. Hình dáng phèn cơng tác của dụng cụ để biến dạng mơ hình và vt thực phải đng dạng nhau về mt hình hục, nghĩa là tỷ lệ giữa các kắch th-ớc t-ơng ụng cđa chóng (vÝ dơ nh- bán kắnh l-ợn của chày, ci...) bằng hệ s đng dạng.
3. Mức đ biến dạng của mơ hình và vt thực tại thới điểm so sánh phải bằng nhau:
M = T (2.19)
Đáp ứng đ-ợc yêu cèu này không những đảm bảo đ-ợc sự đng dạng về mt hình hục mà cịn đảm bảo cho mức đ biến cứng hay khử biến cứng của hai quá trình ging nhau.
4. ậiỊu kiƯn ma sát tiếp xúc giữa dụng cụ và vt biến dạng của hai quá trình phải giỉng nhau.
ậĨ thâa mởn điều kiện này, địi hõi mơ hình và vt thực phời cê vỊt liƯu biạn dạng và vt liệu dụng cụ t-ơng ứng ging nhau, cht bơi trơn, nhiệt đ bề mt tiạp xóc (T0k), tc đ tr-ợt của kim loại trên bề mt tiếp xóc(vc) của hai q trình
phời nh- nhau.
Nh- vỊy: TKM0 TKT0 (2.20)
vc.M = vc.T (2.21)
ậiỊu kiƯn sau dĨn tắi địi hõi tc đ gia cơng phải ging nhau giữa mơ hình và vt thực: vM= vT
Đi với tc đ và thới gian biến dạng (, t) của mơ hình và vt thực cèn thõa
mởn: M n (2.22)
vộ tM =
n1 tT (2.23)
5. Mơ hình và vt thực cèn đng dạng nhau về mt vt lý nghĩa là tại mụi điểm t-ơng ứng phải ging nhau về thành phèn hờa hục, cu trúc vi mô và vĩ mề,
trạng thái pha... Tt cả những điều này đảm bảo cho sự ging nhau về cơ tắnh giữa mơ hình và vt thực.
Để đng dạng nhau về mƯt vỊt lý cÌn thiạt phời giỉng nhau vỊ thắi gian quá trình biến dạng giữa mơ hình và vt thực.
tM = tT (2.24)
Điều kiện này cờ thể thõa mÃn nếu tc đ biến dạng là nh- nhau.
M T (2.25)
hoƯc: v
nv
M 1 T (2.26)
6. Mề hình và vt thực cèn đng dạng nhau về mt nhiệt đng hục
Để thoả mÃn điều kiện này mà chỉ cèn nhiệt đ biến dạng ban đèu của mơ hình và vt thực bằng nhau là ch-a đủ. Trong q trình biến dạng cịn xảy ra q trình trao đi nhiệt giữa vt biến dạng và mơi tr-ớng xung quanh vì thế các điều kiện liên quan đến tc ệĩ cÌn ệịp ụng nh- sau:
tM = 2 n tT (2.27) M n2T (2.28) vM =n vT (2.29)
Nạu so sánh các điều kiện đảm bảo cho đng dạng về mƯt ma sịt, vỊt lý, nhiệt đng hục của mơ hình và vt thực thy r, chúng không thể đạt đ-ợc bằng các yếu t tc đ ging nhau. Do vy sẽ khơng duy trì đ-ợc sự đng dạng mt cịch chÝnh xịc.
MƯc dỉ trong thùc tạ không tạo đ-ợc điều kiện đng dạng tuyệt đi, song nguyên lý này vn đ-ợc áp dụng. Các sai s do không đáp ứng đ-ợc ệiỊu kiƯn ệơng dỰng sẽ đ-ợc điều chỉnh bằng việc xác định các hệ s tc ệĩ, hƯ sỉ thĨ tÝch...
Trong mĩt vài tr-ớng hợp mơ hình cờ thể khác với vt thùc vỊ mƯt vỊt lý. VÝ dụ để nghiên cứu biến dạng nờng thép, ng-ới ta sử dụng mơ hình biến dạng ngui chì, bi vì chì kết tinh lại nhiệt đ trong phịng và q trình hờa bền cịng nh-
khư bỊn cđa chóng giỉng vắi thĐp khi biến dạng nờng. Hoc khi nghiên cứu sự phẹn bỉ ụng st theo thĨ tắch của vt chịu biến dạng phẳng, ng-ới ta sử dụng mơ hình là phi kim cờ tắnh cht khác hẳn kim loại. Để xác định lực từ mơ hình sang vt thực cèn tắnh đến đ cứng rắn của chóng.
Ch-ểng 3