Информационно-измерительная система для определения теплофизических характеристик полимерных композиционных материалов

• Автор: Живенкова, Анна Александровна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 182 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ, УСТРОЙСТВ И ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
1.1 Преимущества, применение и технологии производства современных полимерных композиционных материалов

1.2 Теплофизические характеристики полимерных композитов

1.3 Методы определения теплофизических характеристик полимерных композиционных материалов
1.4 Преимущества и потребность использования информационноизмерительных систем для определения ТФХ полимерных композитов

1.5 Постановка задачи

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

2.1 Математическая модель, описывающая процесс нагрева и отверждения полимерных композиционных материалов
2.2 Математический аппарат предварительной обработки экспериментальных данных и построения алгоритмов
2.3 Методы обработки экспериментальных данных и расчета теплофизических характеристик, основанные на интегральном представлении решения ОЗТ
2.3.1 Метод и алгоритм расчета ТФХ как констант или как функций времени
2.3.2 Метод и алгоритм расчета ТФХ как функций времени по температурам поверхностей образца
2.3.3 Метод и алгоритм расчета ТФХ как функций температуры на основе интегрального преобразования ОЗТ в виде интегро-функционального уравнения
2.4 Метод и алгоритм расчета ТФХ на основе фильтра Калмана

2.5 Выводы
3 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ВЫБОРЕ АЛГОРИТМА РАСЧЕТА ТФХ
3.1 Методика оценки условий применения разработанных алгоритмов расчета ТФХ
3.2 Разработка модуля имитационного моделирования на основе численного решения уравнения теплопроводности
3.3 Аналитическое исследование алгоритмов расчета ТФХ по выявлению ограничений для их применения
3.3.1 Анализ алгоритма расчета ТФХ как функций температуры на основе интегрального преобразования ОЗТ в виде интегро-функционального уравнения
3.3.2 Анализ алгоритма расчета ТФХ как функций времени по температурам поверхностей образца
3.4 Имитационное исследование алгоритмов расчета ТФХ
3.4.1 Определение влияния инерционного режима нагрева на погрешность расчета ТФХ
3.4.2 Имитационное исследование погрешности и возможности применения алгоритмов расчета ТФХ в зависимости от условий проведения эксперимента
3.4.3 Обобщенные выводы, полученные в ходе имитационного исследования
3.5 Разработка модуля поддержки принятия решений при выборе наилучшего алгоритма расчета ТФХ
3.6 Выводы
4 ПОСТРОЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
4.1 Построение ИИС для определения ТФХ ПКМ
4.1.1 Анализ требований, предъявляемых к разрабатываемой ИИС
4.1.2 Разработка структуры ИИС
4.2 Структура и взаимосвязи обеспечивающих подсистем ИИС
4.2.1 Техническое обеспечение
4.2.2 Программное обеспечение
4.2.3 Информационное обеспечение
4.2.4 Организационно-методическое обеспечение
4.3 Практические исследования ТФХ с помощью ИИС
4.3.1 Методика и принципы экспериментального исследования
ТФХ ПКМ с помощью ИИС
4.3.2 Метрологическая оценка характеристик ИИС для определения ТФХ при совместной работе с МППР
4.3.3 Функционирование ИИС для определения ТФХ ПКМ в составе программно-технического комплекса оптимизации режимов отверждения ПКМ
4.3.4 Результаты исследования ТФХ ПКМ
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Свидетельство о регистрации программы
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акты внедрения результатов диссертационной работы

а также химической кинетики отверждения
5{3= Гф(Р)-ехр(-£(Р)//гг), Р<1, д( { 0, р = 1,
р = р(х,О,0<х<ДО,0<^ Р(х,0) = р0(х),0<0<Ц0),
где X - теплопроводность, Вт/(м-К); С - объемная теплоемкость, Дж/(м3 - К); /о - начальное температурное распределение, К; <70, - величины тепловых
потоков на поверхностях образца, Вт/м2; Т - температура. К; Ь— толщина образца, м; Е - энергия активации отверждения, Дж/моль; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); t - время, с; /т - продолжительность эксперимента, с; х - пространственная координата, м; IV - мощность тепловыделений, Вт/м3 ; у - содержание связующего в препреге; Р - степень отверждения; Р0 - начальное распределение степени отверждения; ф -кинетическая функция, 1/с.
Рисунок 2.1 - Физическая модель экспериментального определения ТФХ
В модели нагрева и отверждения образца из полимерного композита неизвестными и интересующими нас величинами являются теплофизические характеристики С(Т,Р,у), Д7р,у), зависящие от температуры Т, степени отверждения Р и содержания связующего у. Данными, которые можно измерить в эксперименте, являются тепловые потоки q0(t), и температурное поле
T(x,t). В связи с наличием сложных зависимостей между исследуемыми величинами, экспериментальное определения за один опыт ТФХ С(Г,р,у),