Моделирование динамики гранулированных сред при вибрационной отделочно-упрочняющей обработке

• Автор: Шевцов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 322 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

1. Проблемы эффективного использования гранулированных

сред в технике и технологии 1

1.1. Гранулированные среды. Основные черты. Место в

природных явлениях и человеческой деятельности

1.1.1. Действующие силы. Основные типы и закономерности движений

1.1.2. Использование движущихся гранулированных

сред в технологии отделочной и упрочняющей обработки.

1.1.3. Виды, геометрические, физикомеханические,

технологические характеристики гранулированных сред для отделочнозачистной и упрочняющей обработки
1.1.4. Выводы
1.2. Проблемы моделирования динамики технологических
гранулированных сред.
1.2.1. Модели динамики быстрых движений гранулированных сред
1.2.2. Распространение импульсов напряжений в
уплотненных гранулированных средах
1.2.3. Механика межчастичного взаимодействия и
взаимодействия частиц с границей
1.2.4. Применение методов подобия и размерности в
динамике быстрых движений гранулированных сред
1.2.5. Технологическое воздействие гранулированных сред на обрабатываемую поверхность
1.2.6. Экспериментальные методы исследования
динамики гранулированных сред.
1.2.7. Выводы
1.3. Цели и задачи исследования.
2. Динамика взаимодействий в быстро движущейся технологической гранулированной среде.
2.1. Экспериментальное оснащение.
2.2. Взаимодействие гранулы с плоской поверхностью
2.2.1. Методика обработки данных.
2.2.2. Обсуждение результатов.
2.3. Косой удар двух сферических гранул.
2.3.1. Методика обработки данных
2.3.2. Обсуждение результатов.
2.4. Оценка вклада собственного вращения гранул в энергетический баланс системы.
2.5. Разработка алгебраической модели единичного взаимодействия сферической жесткой гранулы с границей
2.6. Выводы.
3. Разработка методов и алгоритмов моделирования динамики 0 быстрых движений технологических гранулированных сред в станках для отделочнозачистной и упрочняющей обработки
3.1. Моделирование движений контейнеров.
3.1.1. Модели геометрии контейнера и сплайновой
структуры границ.
3.1.2. Типы движений и особенности их описания
3.2. Разработка алгоритмов событийноуправляемого ЕЭ
моделирования.
3.2.1. Межчастичное взаимодействие
3.2.2. Взаимодействие частиц с движущимися границами.
3.3. Разработка методов, повышающих эффективность и
устойчивость ЕЭ алгоритма.
3.3.1. Формирование рандомизированных исходных
конфигураций частиц и начальных распределений по скоростям.
3.3.2. Искусственный подогрев зон кластеризации
3.4. Методы обработки результатов моделирования
динамики гранулярного ансамбля
3.4.1. Построение поля скоростей, плотности и энергии среды.
3.4.2. Вычисление распределения напряжений
3.5. Выводы.
4. Разработка инструментального средства моделирования динамики быстрых движений технологических гранулированных сред в станках для отделочнозачистной и упрочняющей обработки.
4.1. Основные функциональные и системные требования к
разрабатываемому продукту
4.2. Моделирование контейнера
4.3. Задание исходного состояния среды.
4.4. Управление процессом симуляции
4.5. Обработка результатов симуляции.
4.6. Важнейшие эксплуатационные характеристики и
сравнительная эффективность разработанной системы моделирования.
4.7. Выводы
5. Исследование гранулярных потоков в вибрационных станках методами натурного и прямого численного моделирования.
5.1. Экспериментальнометодическое оснащение
5.2. Закономерности возникновения, устойчивого поддержания и срыва циркуляционного движения в связи с параметрами среды, формой и законом движения границ контейнера.
5.3. Об активных и пассивных границах контейнера.
5.4. Анализ некоторых закономерностей виброциркуляции
среды методами подобия
5.5. Выводы
6. Исследование связи динамических характеристик потоков абразивной гранулированной среды с показателями производительности технологического процесса отделочнозачистной обработки.
6.1. Размерный анализ факторов, участвующих в съеме металла потоком абразивных частиц.
6.2. Опытное обоснование связи динамических параметров потока абразивных гранул со скоростью металлосъема
6.3. Экспериментальное определение модуля сопротивления гранулярному абразивному изнашиванию для некоторых технологических сред и обрабатываемых материалов
6.4. Выводы.
7. Исследование динамики распространения импульсов
напряжения в уплотненной гранулированной среде применительно к задачам проектирования инструментов для отделочноупрочняющей обработки.
7.1. Экспериментальное изучение особенностей распространения механических напряжений в гранулярных волноводах
7.2. Дискретная модель прямого гранулярного волновода.
7.3. Результаты моделирования динамики распространения напряжений в волноводной системе шарикостержневого упрочнителя.
7.4. Выводы.
8. Использование разработанных методов и результатов
моделирования динамики гранулированных сред при
проектировании технологического оборудования для вибрационной отделочноупрочняющей обработки
8.1. Пример вибростанок с модифицированным образным контейнером
8.2. Пример шарикостержневой упрочнитель.
8.3. Предпосылки использования методов моделирования ТГС для проектирования систем динамического возбуждения вибрационных машин
Основные результаты и выводы по работе
Список использованной литературы


Так, Найт с сотрудниками 0,1, используя методы частиц меченых атомов и картин ЯМР, изучали вертикальные колебания высокого цилиндра, заполненного тождественными частицами диаметром от 1 до 2 мм. Они установили, что частицы текут вверх в центре контейнера и падают тонким потоком вдоль стенки рис. Характер этой конвекции определяется только взаимодействием между частицами и контейнерными стенками и не зависит от взаимодействия между частицами и межчастичным газом. Как показывает рис. Важную роль стенок контейнера демонстрирует опыт с вертикально вибрирующей воронкой 4. В этом случае стенки играют роль активатора конвекции, и потоки восходят от периферии сосуда, спускаясь вниз в его центре рис. Рис. Различие характера конвективных потоков в цилиндре и конической воронке, подвергнутых вертикальной вибрации 7
Рис. Отзуки с сотрудниками 3 исследовали вертикальную вибрацию прозрачного сосуда в форме прямоугольного параллелепипеда, разделенного на две неравные части вертикальной перегородкой рис. Частота вибраций лежала в пределах 0 Гц, амплитуда 0. Имелась возможность варьировать коэффициент трения частиц о стенку. Авторы установили, что при некоторых параметрах возбуждения высота среды в сообщающихся сосудах становилась существенно различной ранее это явление было описано в . Причем в узком сосуде высота частиц становилась как большей, так и меньшей, чем в широком. Эффект зависит от размера частиц и наличия газа в среде для частиц менее 0. Эксперименты показали также, что увеличение трения частиц о стенки приводит к появлению мощных конвективных потоков, усиливающих эффект миграции уровня среды в сосудах рис.