Анализ прочности элементов пресс-форм из углерод-углеродных материалов для псевдоизостатического прессования

Abstract

Представлены методы расчета и результаты анализа прочности пресс-форм с наружными цилиндрами из углерод-углеродных композитных материалов (УУКМ), применяемых в ННЦ ХФТИ для прессования изделий методом псевдоизостатического прессования под давлением до 100 МПа и температуре до 1800 °С. Стенка цилиндра пресс-формы моделируется телом вращения из УУКМ под внутренним давлением. Анализ прочности основан на методе конечных элементов (МКЭ) и численном решении на персональном компьютере (ПК) системы разрешающих уравнений МКЭ. Приведены расчетные данные для максимальных значений интенсивности напряжений в зависимости от отношения внутреннего диаметра стенки к наружному (параметр толстостенности d1/d2) при разных значениях отношения длины нагруженного участка к длине цилиндра (l/L). По данным расчета можно проектировать пресс-формы заданных размеров.

Представлено методи розрахунку і результати аналізу міцності прес-форм із зовнішніми циліндрами з вуглець-вуглецевих композитних матеріалів (ВВКМ), застосовуваних у ННЦ ХФТІ для пресування виробів методом псевдоізостатичного пресування під тиском до 100 МПа і температурі до 1800 °С. Стінка циліндра прес-форми моделюється тілом обертання з ВВКМ під внутрішнім тиском. Аналіз міцності заснований на методі скінченних елементів (МСЕ) і чисельному рішенні на персональному комп'ютері (ПК) системи рівнянь, що розв’язують МСЕ. Приведено розрахункові дані для максимальних значень інтенсивності напружень у залежності від відношення внутрішнього діаметра стінки до зовнішнього (параметр товстостінності d1/d2) при різних значеннях відносини довжини навантаженої ділянки до довжини циліндра (l/L). За даними розрахунку можна проектувати прес-форми заданих розмірів.

The computational methods and outcomes of the analysis of strength of the moulds elements from carboneum - carbonic composite materials (CCCM), used in NSC "«KhFTI" for pressing items by a method of pseudo-isostatic pressing under pressure up to 100 MPa and temperature up to 1800 0С are submitted. The wall of the barrel of a mould is modeled by a body of revolution from CCCM under internal pressure. The strength analysis is based on a finite element method (FEM) and numerical solution on the personal computer (PC) of a system of authorizing equations FEM. The predicted data for maximum ratings of intensity of stresses are adduced depending on relation of a minor diameter of a wall to outside (parameter thick-walled d1/d2) at miscellaneous values of relation of length of the loaded segment to barrel length (l/L). Under the data of calculations it is possible to engineer moulds of the given sizes.