Численное моделирование теплового процесса сварки полиэтиленовых труб при низких температурах

• Автор: Аммосова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО

ПРОЦЕССА ПРИ СВАРКЕ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ.

1.1. Основные физические процессы при контактной сварке полимерных

, ч
материалов

1.2. Математические модели теплового процесса при сварке полимерных труб

1.3. Методы решения задач с фазовыми переходами.

Выводы главы 1

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО

ПРОЦЕССА НА ЭТАПЕ НАГРЕВА.
2.1. Постановка задачи определения температурного поля при сварке полиэтиленовых труб встык.
2.2. Численное решение двумерной задачи Стефана методом сглаживания.
2.3. Определение продолжительности воздействия нагретым
инструментом на основе математического моделирования
Выводы главы 2
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА
ОХЛАЖДЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ
3.1. Математическая модель теплового процесса при осадке с учетом фата
3.2. Моделирование охлаждения сваренных труб в теплоизоляционной камере
3.3. Расчетная методика выбора геометрических размеров теплоизоляционной камеры.
3.4. Определение границ зон термического влияния.
Выводы главы 3.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАТЕМАТИ
ЧЕСКОЮ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА СВАРКИ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ.
4.1. Сопоставление результатов расчета температурного поля с
использованием теплоизоляционной камеры с термометрическими данными.
4.2. Исследование эффективности расчетного определения режима сварки при низких температурах окружающего воздуха.
4.3 Исследование структурных изменений сварных соединений
полиэтиленовых труб
Выводы главы 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


РФФИ «Разработка технологии термоконтактной сварки полимерных труб при низких температурах», - гг. Работа выполнена при финансовой поддержке «Фонда содействия отечественной науке» по программе «Лучшие аспиранты РАН» за - гг. Академии наук Республики Саха (Якутия) за г. Полученные результаты моделирования теплового процесса при сварке полиэтиленовых труб могут быть использованы при исследованиях динамики температурного поля в сварном соединении, для определения размеров зон термического влияния, при изучении формирования надмолекулярной структуры материала и т. Разработанные комплексы программ и методики могут быть использованы для определения технологических режимов (продолжительности нагрева, размеров теплоизоляционной камеры) при сварке полиэтиленовых труб различного сортамента при температурах ОВ ниже нормативных. Результаты проведенных исследований приняты к использованию на ООО ПМК «Намгазстрой». Результаты вычислительного эксперимента, показывающие обеспечение необходимой скорости охлаждения сварного соединения при температурах воздуха ниже нормативных с помощью теплоизоляционной камеры. Достоверность научных положений и выводов обеспечивается применением апробированного метода решения задачи Стефана. Правомерность принятых допущений в предложенной математической модели теплового процесса и ее адекватность реальному процессу при сварке полиэтиленовых труб установлена сопоставлением экспериментальных и расчетных значений температур. Апробация работы. Эрэл-» (Якутск, ); на V Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Математическое моделирование развития северных территорий Российской Федерации» (Якутск, ); на V Международной конференции по математическому моделированию (Якутск, ); на II, III Всероссийских научных конференциях «Информационные технологии в науке, образовании и экономике» (Якутск, , ); на VIII ежегодной международной промышленной конференции «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях» (п. Славское, Карпаты, ); на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Математическое моделирование развития северных территорий Российской Федерации» (Якутск, ); на XII международном научном симпозиуме имени академика М. V Международном семинаре «Физико-математическое моделирование систем» (Воронеж, ). Публикации. Основное содержание диссертации отражено в публикациях: 5 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 5 статьях в периодических научных изданиях, статьях в сборниках трудов конференций, 4 тезисах докладов на научно-технических конференциях, патенте РФ № 1. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 3 наименований и приложения. Диссертация изложена на 8 страницах, содержит рисунков и 3 таблицы. Соединение полимерных груб и деталей между собой осуществляется при помощи сварки [, 4], целью которой является получение неразъемных соединений, равнопрочных (или близких по прочности) основному материалу. Образование сварного соединения основано на физических и химических процессах, протекающих в соединяемых изделиях. В результате этих процессов происходит взаимное слияние соединяемых поверхностей и образование промежуточного слоя с однородной или разнородной химической структурой [, ]. Сварку, основанную на сближении макромолекул полимера для возникновения физического взаимодействия между ними, называют сваркой плавлением, тепловой сваркой, контактной тепловой сваркой, или диффузионно-реологической [, , , 3]. Чаще всего под термином «сварка» подразумевают процесс получения сварного соединения в результате плавления полимера. Механизм образования сварного соединения при сварке плавлением многоступенчатый и включает в себя три стадии. На первой стадии необходима активизация свариваемых поверхностей для повышения энергии теплового движения макромолекул. Затем следует сближение активированных поверхностей для образования физического контакта между ними.