Математическое моделирование системы изготовления волокнистых композитов для энергетических комплексов

• Автор: Бывальцев, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВЫБОР ОБЪЕКТА И МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1 Л. О ПЕРСПЕКТИВАХ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИТОВ СИСТЕМЫ ИЬТСи ДЛЯ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

1.2. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ КОМПОЗИТОВ ВОЛОКНИСТОГО СТРОЕИЯ.

1.3. ОБОСНОВАНИЕ ЕЕОБХОДИМОСТИ РАЗВИТИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТОВ ВОЛОКНИСТОГО СТРОЕНИЯ

1.4. ВЫБОР МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

ВЫВОДЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.

2.1 МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

2.2 РАЗРАБОТКА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИ1ЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТА .
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
КОМПОТ ЕНТОВ СТРУКТУРНОНЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИ А ЛОВ
2.4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ КОМПОЗИТА
2.4. ПРИМЕНЕНИЕ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРУШЕНИЯ
2.5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОСТИ КОМПОНЕТОВ ВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИТА
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА.
3Л. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
3.2. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ НДС И НАКОПЛЕИЯ ПОВРЕЖДЕННОСТИ.
3.3. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
3.3Л. Создание сервера.
3.3.2. Применение пакета ii i x.
3.3.3. Интеграция и универсальных языков программирования
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
4.1. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ.
4.2. ИЗУЧЕНИЕ НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ.
4.3. КОНЦЕ1ГГУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ.
4.3.1. Разработка модели системы управления прессом
4.3.2. Принципы управления процессом изотермического прессования композита.
4.3.3. Интеллектуальное управления процессом прессования композита
ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературы


Стоимость проекта составит млрд евро. На территории России организуется промышленное производство нового класса композиционных изделий - проводов из низкотемпературных сверхпроводников (НТСП) для сверхпроводящих магнитных систем (СМС) энергетических комплексов. Пуск производства позволит РФ выполнить обязательства в рамках работ по созданию международного термоядерного реактора 1TER и занять свою нишу на рынке сверхпроводящих материалов, объем которого по оценкам экспертов к - г. Проводники для СМС на основе сверхпроводников 2 рода являются комбинированными композитами. Высокая однородность свойств по их длине обеспечивается отсутствием пережимов и обрывов сверхпроводящих волокон, а также строгой геометрией их расположения в сечении проводника. Проводники на основе сплавов Nb-Ti являются основным материалом для создания СМС []. Это обусловлено их удовлетворительными прочностными и пластическими свойствам. Практическое применение нашли сплавы с содержанием титана -%(масс. НТ-, с содержанием % (масс. Несмотря па достаточную пластичность, обработка давлением сплавов ЫЬ-П сопряжена с рядом трудностей. Большое различие в температурах плавления ниобия (°С) и титана (°С), широкий интервал между ликвидусом и солидусом (0 °С) приводят к значительной дендритной ликвации и неоднородности состава и структуры но объему слитка. Высокое сродство ниобия и титана к кислороду требует применения вакуумных процессов при плавке и термообработке, требуется высокая чистота исходных ниобия и титана. Теория сверхпроводников 2 рода основана на модели пиннинга. Основными центрами пиннинга в ЫЬ-П сплавах являются мелкодисперсные частицы а-П, выделяющиеся из р-твердого раствора по границам деформационных микрополос в местах скопления дислокаций. Такая структура может быть получена после очень большой степени деформации сначала в горячем, а затем в холодном состоянии. Степень деформации между отжигами должна быть не менее - % с тем, чтобы подготовить структуру к распаду р-фазы при последующем отжиге. Вместе с тем выделение частиц а-П, приводящее к повышению ]с, снижает пластичность композита, а её чрезмерное выделение может привести к обрыву провода при деформации. Обеспечить строгую периодичность выделений частиц а-П при старении Р-твердого раствора чрезвычайно сложно. В процессе горячей деформации и при длительных термообработках па границе контакта Си - сплав МЬ-'П происходит образование интерметалл и да Си-П. Работы по целенаправленному конструированию проводников из сверхпроводящих и несверхпроводящих материалов и выборы режимов термомеханической обработки позволили получать проводники с заданным распределением искусственных центров пиннинга. Сверхпроводники на основе ЫЬ-Л выпускаются, как в стабилизированном состоянии, с оболочкой из меди, так и без стабилизирующей медной оболочки. Наличие стабилизирующей оболочки обязательно для обеспечения токовых режимов СМС при возможном кратковременном исчезновении сверхпроводимости. В этом случае оболочка выполняет функцию основного проводника и способствует отводу теплового потока от сверхпроводящих волокон, предотвращая их разрушение. Для снижения механических напряжений в композите и улучшения электропроводности в центре изделия может располагаться сплошной медный сердечник. Различные конструкции сверхпроводников на основе сплавов ЛЬ-Л представлены на рисунке 1. Рисунок 1. ЫЬ-'П волокон размещенных в медной матрице, эффективные механические характеристики которого определяются механическими характеристиками металла волокон и металла матрицы и их процентным отношением в сечении проводника (рис. Количество сверхпроводящего материала в сечении провода может колебаться в широких пределах. Рисунок 2. Число волокон диаметром от 5 до 0 мкм в проводнике диаметром 0,1-1,0 мм составляет МО^Ю1 , а критическая плотность тока ]с = (1,8-КЗ,0)-“ А/см2 в поле 5 Тл при 4,2 °К. Все это приводит к необходимости прогнозирования свойств композитов уже на стадии проектирования, что невозможно осуществить без математического моделирования.