Программный комплекс моделирования тепловых и деформационных процессов при индукционном нагреве осесимметричных сопряженных тел

• Автор: Крохмаль, Евгений Витальевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

1 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИНДУКЦИОННОМ НАГРЕВЕ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ СОПРЯЖЕННЫХ ТЕЛ.

1.1 Теплофизические свойства сталей

1.2 Математическая модель теплового поля при индукционном нагреве

1.2.1 Теплопроводность зоны контакта сопряженных тел.

1.2.2 Распределение энергии в нагреваемом теле.

1.3 Приближенное решение уравнения теплопроводности

1.3.1 Явная разностная схема.

1.3.2 Неявная разностная схема.

1.3.3 Метод переменных направлений.

1.3.4 Явная разностная схема для условия сопряжения

1.3.5 Выбор метода.

1.4 Математическая модель деформации сопряженных тел в зоне контасга
1.4.1 Вывод уравнения перемещения материальных точек элементарного
кольца
1.4.2 Формулировка граничных условий.
1.4.3 Определение постоянных интегрирования для всех возможных
положений элементарных колец.
1.4.4 Условие разьединения деталей.
1.5 Основные результаты и выводы.
2 ПОИСК ОПТИМАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ МОЩНОСТИ ИНДУКТОРНОЙ
СИСТЕМЫ ДЛЯ РАЗЪЕДИНЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ.
2.1 Задание профиля мощности.
2.2 Инженерная постановка задачи моделирования.
2.2.1 Построение модели нагрева
2.2.2 Алгоритм вычисления стоков тепла и распределения энергии внутри
тела
2.2.3 Алгоритм расчета теплового поля
2.2.4 Алгоритм моделирования деформаций, возникающих в области
соприкосновения деталей
2.2.5 Алгорит.ч моделирования усилия, необходимого для разъединения
деталей
2.3 Формулирование обратной задачи и задачи оптимизации
2.4 Построение целевых функций оптимизации.
2.4.1 Целевая функция, основанная на оценке усилия пресса
2.4.2 Целевая функция на основе свертки системы неравенств
2.5 Поиск оптимального профиля мощности.
2.6 Основные результаты и выводы
3 ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
3.1 Определение требований к системе
3.2 Структура программного комплекса
3.3 Программное обеспечение.
3.3.1 Выбор инструментальных средств и технологий реализации
3.3.2 Архитектура программного комплекса
3.4 Информационное обеспечение
3.4.1 Входная информация. Структура взаимодействия данных.
3.4.2 Выходная информация.
3.5 Интерфейс программного комплекса
3.5.1 Интерфейс программы управления библиотеками материалов
3.5.2 Интерфейс программы Нагрев .
3.5.3 Программы оптимизации
3.6 Тестирование.
3. б. 1 Тестирование расчета теплового поля
3.6.2 Тестирование расчета деформации сопряженных тел и
теплопроводности зоны контакта.
3.6.3 Тестирование расчета усилия пресса, необходимого для разъединения
деталей
3.7 Направления развития программного комплекса
3.8 Основные результаты и выводы.
4 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ИНДУКТОРНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
4.1 Процедура автоматизированного расчета индукторной системы для
разъединения сопряженных тел
4.2 Решение задачи ослабления напряженного состояния перед распрсссовкой
цельнокатаного железнодорожного колеса
4.3 Расчет мощности индуктора для съема цельнокатаного железнодорожного
колеса без использования прессового усилия
4.4 Основные результаты и выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В настоящем разделе рассматриваются теплофизические свойства сталей и их влияние на картину теплового поля. Одной из основных характеристик стали, влияющей на процесс ее нагрева, является теплопроводность X, зависящая от химического состава, температуры, структуры, степени загрязнения и т. Отмечено, что с увеличением содержания углерода теплопроводность падает, причем в большей степени при малых содержаниях углерода до 0,2 0. Прочие примеси Мп, 5, Р, 5, также уменьшают теплопроводность стали. По имеющимся в литературе данным трудно установить какуюлибо закономерную связь между теплопроводностью легирующего элемента и степенью его влияния на теплопроводность стали, компонентом которой он является. А. 8,7С А,Шп , 1. С, Мп, содержание углерода, марганца и кремния , однако оно не всегда позволяет получить приемлемый результат. Из различных источников , , 8, 9, 0 в табл. Теплопроводность углеродистых сталей представлена табл. Анализ приведенных данных позволяет заключить, что теплопроводность сталей в зависимости от химического состава колеблется в диапазоне от Х Втм С аустенитные стали до А. ВтмС марганцевые, углеродистые стали, что исключает применение усредненных данных. Величины теплоемкости и плотности изменяются незначительно у 0кгм3, с 0ч0ДжкгС, поэтому некоторые авторы рекомендуют использовать усредненные оценки . Таблица 1. Таблица 1. Однако, при изменении температуры в широких пределах значительно изменяются и теплофизические свойства сталей, поэтому использование данных табл. С недопустимо при высоких температурах.