Моделирование процессов непрерывного и дискретно-непрерывного литья цилиндрических заготовок из цветных металлов

• Автор: Фомина, Елена Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ литературы по проблеме моделирования и оптимизации технологического процесса непрерывного и дискретно-непрерывного литья металлов. Постановка задачи исследования
1.1. Экспериментальные методы исследования процессов непрерывного и дискретно-непрерывного литья металлов
1.2. Теоретические методы исследования процессов непрерывного и дискретно-непрерывного литья
1.3. Литейные пакеты
1.4. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. Математическое описание и алгоритмы решения определяющих уравнений, описывающих процесс непрерывного и дискретно-непрерывного литья
2.1. Описание технологического процесса
2.2. Математическая модель процессов вертикального непрерывного и дискретно-непрерывного литья цветных металлов
2.3. Дискретизация уравнений математической модели методом конечных объёмов
2.4. Численный метод решения дискретных аналогов уравнений математической модели
2.5. Расчет поля течения
2.6. Общий алгоритм численного расчета процесса
Основные результаты, полученные во второй главе
ГЛАВА 3. Моделирование процессов непрерывного и дискретнонепрерывного литья
3.1. Система и программный комплекс для моделирования процессов непрерывного и дискретно-непрерывного ЛИТЬЯ
3.2. Адекватность математической модели
3.3. Моделирование процесса непрерывного литья цилиндрических заготовок из цветных металлов
3.4. Моделирование процесса непрерывного литья вниз с подводом расплава через пристеночные кольцевые отверстия
3.5. Моделирование процесса дискретно-непрерывного литья цветных металлов
Основные результаты, полученные в третьей главе
ГЛАВА 4. Оптимизация технологических параметров процесса непрерывного и дискретно-непрерывного литья
4.1. Проблема оптимизации технологических параметров
4.2. Постановка задачи оптимизации технологических параметров
4.3. Метод случайного поиска с самообучением и адаптацией рабочего шага
4.3.1. Структура поискового метода
4.3.2. Алгоритм метода случайного поиска с самообучением и адаптацией рабочего шага
4.4. Оптимизация технологических параметров литья
Основные результаты, полученные в четвертой главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Развитие производства неразрывно связано с развитием металлургической промышленности.
Несмотря на главенствующее положение черных металлов, наряду с ними, исключительно важное место занимают и цветные металлы. Они находят широкое применение во всех отраслях хозяйства. Значение цветных металлов возрастает также в связи с тем, что ряд их имеет особые физикохимические и физико-механические свойства, которыми не обладают сплавы на железной основе.
Конструкторы и технологи, занимающиеся подготовкой технологического процесса литья цветных металлов, сталкиваются с необходимостью принятия решений в условиях недостатка информации о его физической картине. Это связано с проблемами анализа таких явлений, как гидродинамические процессы, теплопередача, фазовые превращения и другие, происходящие в условиях реального производства. Без таких знаний спроектировать процесс, позволяющий получить продукцию высокого качества, удается далеко не всегда даже при условии, что эту работу выполняют опытные, квалифицированные специалисты. Кроме того, несмотря на то, что производство цветных металлов является малотоннажным, ассортимент продукции, изготавливаемый из цветных металлов, достаточно широк. При смене ассортимента на производстве возникает острая проблема выбора технологических параметров, при которых не нарушается устойчивость процесса и обеспечивается требуемое качество заготовок.
В связи с этим появляется необходимость в компьютеризации технологического процесса и разработке специального программного обеспечения, позволяющего визуализировать процесс литья и выбирать оптимальные режимы. Такое программное обеспечение дает возможность значительно усовершенствовать как процесс проектирования, так и производства отливок,

значениям величины Z в узловых точках для времени 1 надо определить значение Z времени / + Д/.
В результате получаем следующую пространственно-временную сетку:
х, =іАх,і = 0,Лг,/*7 = jAr,j = 0,M,t =к6і,к = 1,2,..Л.
Дискретный аналог уравнения энергии
Проинтегрируем уравнение теплопроводности по конечному объему, изображенному на рис. 2.3 а. Преобразуем уравнение (2.4) умножив его на величину г, сгруппируем подобные слагаемые и вынесем за скобки общий множитель. Получим:
Г 5 V/ ЯТ1 Я Я
Г \rcp 1
. : Я/ Яг Яг
,1ддх{ дх) дг{ дг Г
где и = и + ипит.
Результатом интегрирования является следующее уравнение:
сРгр рДТр-Т;) ДхАг +
+ ][(грЦ)ХФ+&Н), ~(грЦ)п(ф+А[Т)„]Аг+[(гр»)Дф+АН)„ -(грм)е(ф+АН)С]ЛхсЬ=
1-А

о, (дт) (дт
ДжЛ.

Положим = [/Г + (1 - /)Т°]Л, где /- весовой коэффициент, изме-
г-Д
зг 6Г
няющиися от 0 до 1, для определения — и — используем кусочно-
дх дг
линейный профиль. Сгруппируем в левой части слагаемые со множителем Ту, тогда последнее уравнение примет вид:
ТР + (ГА)„] + + {гХ)е]/М + грс„ррАхАг
Ах і