Разработка математической модели процесса продольной прокатки для технологического проектирования производства

• Автор: Герман, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Современные технологии проектирования
1.1.1. Прокатный цех как объект проектирования
1.1.2. Прокатный цех как производственная система
1.1.3. Принципы и методы проектирования
1.1.4. Система автоматизированного проектирования
1.1.4.1. Процесс проектирования как объект автоматизации
1.1.4.2. Принципы создания и перспективы развития САПР
1.1.4.3. Информационно-программная среда проекта
1.1.4.4. Проектирование баз данных и других компонентов

1.2. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением
1.3. Компьютерные программные средства для создания баз данных, информационных систем и организации интерфейса
1.4. Постановка задачи исследования
2. КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Формализация схемы и объектов проектирования
2.1.1. Объектная модель в проектировании
2.1.2. Характеристика сырья и продукции ..
2.1.3. Характеристика объектов производства
2.2. База данных по объектам и продукции металлургического производства
2.3. Создание программного комплекса на основе объектной модели производства
2.3.1. Алгоритм проектирования производственных цепочек

2.3.2. Определение расходных коэффициентов
2.3.3. Программа для проектирования структуры металлургического производства
2.4. Пробный расчёт проектных характеристик металлургического производства
Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ
3.1. Определение геометрических и деформационных параметров
3.1.1. Аналитическое описание контура металла и калибра 7
3.1.2. Определение координат точек сопряжения для сортовых калибров
3.1.3. Пересчёт размеров металла при кантовке и после прохода
3.2. Временные и скоростные параметры процесса прокатки
3.3. Расчёт температуры металла
3.3.1. Двухмерная задача теплопроводности
3.3.2. Численная реализация решения температурной задачи с различными условиями теплоотдачи по периметру сечения металла
3.3.3. Температурное поле металла в очаге деформации при прокатке
3.3.4. Теплофизические свойства металла
3.3.5. Вычисление коэффициента теплоотдачи для различных условий охлаждения
3.3.6. Оценка точности расчёта температуры металла
3.4. Сопротивление металла деформации
3.4.1. Определение группы материалов
3.4.2. Сопротивление металла при горячей деформации
3.4.3. Сопротивление металла при холодной деформации

3.4.4. Сравнение результатов расчёта с экспериментальными данными
3.5. Определение энергосиловых параметров процесса прокатки
3.6. Прогнозирование механических характеристик металла
3.6.1. Методика прогнозирования свойств проката
3.6.2. Прогнозирование механических характеристик деформированного металла
3.7. Статистическая обработка данных и поиск оптимальных параметров
3.7.1. Разработка алгоритма поиска наилучшего вида зависимости
3.7.2. Функциональные особенности программы
3.7.3. Построение обобщённого критерия оптимизации
3.7.4. Разработка программы оптимизации
3.8. Калибровка валков прокатных станов
3.9. Функциональные особенности работы системы
Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
4.1. База данных по чёрным и цветным металлам и сплавам
4.1.1. Разработка структуры базы данных
4.1.2. Разработка системы контроля достоверности информации
4.1.3. Создание программной оболочки
4.1.4. Содержание базы данных
4.1.4.1. Основное оборудование прокатных цехов
4.1.4.2. Продукция металлургических предприятий
4.1.4.3. Металлы и сплавы, их свойства
4.2. Информационная система в области обработки металлов давлением

только для определения деформационных и температурных параметров, но и для описания структурных изменений и свойств металла в ходе горячей обработки [45, 46]. В работе [47] обсуждается применимость методов математического моделирования различных процессов горячей обработки давлением. В качестве примера рассмотрены технологические операции изготовления профилированных колец. Разрабатываются различные математические модели от макро- до микроуровней (движение дислокаций). Для макромоделирования хорошие результаты даёт применение метода конечных элементов в сочетании с физическими моделями материалов. Однако вычисление распределения температур, деформаций и скоростей деформаций недостаточно для определения реального состояния материала. Предложен алгоритм для определения полей плотности дислокаций, который в значительной степени отражает протекание упрочняющих процессов (наклёпа) и разупрочняющих процессов - возврата, статической и динамической рекристаллизации. На примере горячей прокатки кольца показано, что выходящий из очага деформации материал на участках с максимальным значением степени деформации может иметь минимальную плотность дислокаций, которая является более верной характеристикой состояния материала - его упрочнения, получаемого в результате горячей пластической деформации.
Таким образом, не всегда имеется возможность решать задачу в строгой постановке с выполнением большого объёма вычислений. Большой объём вычислений способствует накоплению ошибок и не всегда приводит к достижению точных результатов. В связи с этим по-прежнему широко используются инженерные подходы, которые обеспечивают получение хороших результатов для отдельных областей изменения определяющих параметров. Однако в этом случае необходимо иметь достаточно большой набор методов, а также осуществлять анализ результатов с целью оценки их достоверности.