Разработка и применение компьютерной имитационной модели для исследования процесса лазерной сварки

• Автор: Дикшев, Игорь Владиславович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 111 с. : ил.

1.1. Физикоматематическое моделирование

1.1.1. Этапы математического моделирования

1.1.2. Классификация математических моделей

1.1.3. Математическая постановка задачи

1.1.4. Модели переноса энергии

1.1.5. Модели источников теплоты

1.1.6. Модели деформации поверхности расплава

1.1.7. Модели состояния вещества

1.1.8. Примеры физикоматематических моделей процесса сварки

1.2. Математические методы решения

1.2.1. Аналитические методы

1.2.2. Численные методы
1.2.3. Адекватность математических моделей
1.3. Вычислительный эксперимент
1.3.1. Алгоритмы вычислительного эксперимента
1.3.2. Обратные задачи обработки эксперимента
1.3.3. Примеры установления закономерностей
Выводы но главе 1
Задачи исследования
Глава 2. Разработка трехмерной нелинейной модели
процесса плавления и затвердевания металла
при лазерной сварке
2.1. Постановка задачи моделирования
2.2. Уравнение переноса энергии в неоднородной среде
2.3. Учет непрерывной подачи дополнительного материала
2.4. Уравнение свободной поверхности
2.5. Теплофнзические свойства расплава
2.6. Математическая постановка задачи
Выводы по главе 2
Содержание
Глава 3. Численное решение и верификация модели
3.1. Обоснование метода решения
3.2. Строение области численного решения
3.3. Введение массива маркеров теплофизических свойств среды
3.4. Метод решения и алгоритм
3.4.1. Метод решения дифференциального уравнения энергии
3.4.2. Метод решения дифференциального уравнения поверхности
3.4.3. Алгоритм решения задачи в связанной постановке
3.5. Термодинамические свойства свариваемых материалов
3.6. Особенности имитации двухсторонней симметричной сварки
3.7. Создание имитационной программы
3.8. Верификация модели
3.8.1. Методика проверки на адекватность
3.8.2. Стальные стыковые швы с зазором и присадочной проволокой
3.8.3. Стальные угловые швы
3.8.4. Алюминиевые угловые швы
Выводы по главе 3
Глава 4. Исследование процесса лазерной сварки
4.1. Пакет прикладных программ для исследования процессов сварки
4.1.1. Цели и задачи создания пакета программ
4.1.2. Оптимальная структура пакета
4.1.3. Возможности исследования процесса сварки
4.2. Решение задачи анализа
4.2.1. Сравнение эффективности газового и твердотельного лазеров
4.2.2. Исследование влияния входных параметров на выходные
4.2.3. Оценка эффективности использования энергии лазера
4.2.4. Оценка стабилизации процесса
4.3. Решение задачи синтеза
4.3.1. Определение неизвестного коэффициента поверхностного натяжения
расплава, фаничащего с плазмой парогазового канала
4.3.2. Расчет мощности лазера для заданного значения глубины расплавленной
зоны
4.3.3. Двухпараметрическая оптимизация процесса
Выводы по главе 4
Основные выводы но работе
Список литературы


Цель большинства инженерных задач выявление условий, которые обеспечивают требуемый результат сварки, т. ММ сварочного процесса. Численное решение этих задач требует многократного моделирования процесса, поэтому даже при использовании больших ЭВМ решение этих задач с применением полных ММ, в которых учтены все явления при данном способе сварки, происходит неприемлемо долго и ММ процессов приходится упрощать, исключая из них описание элементарных явлений, не имеющих существенного значения для данной технологической задачи. Подход математической физики основан на изучении физических явлений и их математическом описании. Основным методом анализа процесса является ВЭ над моделью. Расчет проводится по аналитическим формулам или при численном решении дифференциальных уравнений, описывающих нелинейный процесс. К достоинствам такого подхода относятся высокая информативность, широкая область применения, учет конструктивных параметров установки, возможность понять ход протекания процесса, значительное сокращение объема экспериментов и повышение эффективности моделирования. К недостаткам следует отнести сложность математического аппарата негарантированную результативность моделирования и узкую область применения метода при недостаточно высоком уровне знания в ряде областей физики. Современное развитие теории математической физики связано с именами . II. Тихонова 9, Самарского ,, Ладыженской , Г. И. Марчука , Ю. П. Попова , Е. С. Николаева , Владимирова , С. Л. Соболева , Моисеева , Р. Куранта и др .