Разработка компьютерной системы математического моделирования и проектирования технологии контактной точечной сварки

• Автор: Кудинов, Роман Анатольевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи работы
1.1. Технологические проблемы сварки и способы их решения
1.2. Модели процессов, происходящих при
контактной точечной сварке
Выводы по главе
Цель и задачи работы
Глава 2. Разработка математической модели процесса
формирования соединения при КТО
2.1. Общая модель процесса
2.2. Подмодель материалов (свариваемых и электродных)
2.3. Подмодель сварочной машины переменного тока
2.4. Подмодель электрического потенциала
2.5. Подмодель термической энергии
2.6. Подмодель пластической деформации и перемещений
Выводы по главе
Глава 3. Компьютерная реализация и верификация модели
3.1. Численное решение
3.1.1. Методы решения уравнений модели и генерация сетки
3.1.2. Решение уравнения потенциала
3.1.3. Решение уравнения термической энергии
3.1.4. Решение уравнения пластической деформации
3.2. Верификация модели
3.2.1. Методика верификации
3.2.2. Постановка эксперимента
3.2.3. Верификация
3.3. Компьютерная реализация модели
Выводы по главе
Содержание
Глава 4. Исследование процесса формирования сварного
соединения
4.1. Влияние величины зазора на возникновение выплеска
4.2. Влияние усилия сжатия на проплавление и диаметр ядра
4.3. Влияние формы электрода на геометрию сварного соелмивиа
4.4. Влияние пульсаций тока на формирование соединения
Выводы по главе
Глава 5. Решение задач проектирования технологии КТС
5.1. Постановка задачи оптимизации и выбор метода решения
5.2. Формализация задачи оптимизации
5.3. Примеры решения задачи оптимизации
Выводы по главе 5
Основные выводы по работе
Список литературы
Введение

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время широкое развитие получили информационные технологии конструкторско-технологической подготовки производства. Применение компьютерных методов проектирования позволяет сократить или совсем отказаться от дорогостоящей экспериментальной отработки технологии производства. Однако использование этих методов в России для контактной точечной сварки (КТС) затруднительно из-за отсутствия прикладного программного обеспечения (ПО).
Проектирование технологии КТС включает анализ свариваемости и конструкции соединения, выбор сварочной машины и типа электродов, а также определение параметров режима сварки для обеспечения требуемых характеристик соединения: размеров литой зоны, зазора между деталями и глубины отпечатка электродов [1,2]. При этом необходимо проведение серий натурных экспериментов, требующих больших трудозатрат.
Прикладное ПО для проектирования технологии КТС должно позволять выбирать оптимальный режим сварки по заданным свойствам соедине-

ний, причем одним из критериев оптимизации является стабильность качества соединений [3]. Экспериментальная оценка качества соединений на начальном этапе создания технологии сварки, особенно когда не решен вопрос о типе машины, невозможна. Сокращение сроков проектирования и освоения новой технологии обусловливает необходимость отказа от эмпирического метода и изыскания эффективных методов рационализации исследований и проектирования технологии. Если природа явлений, протекающих в технологическом процессе сварки, известна, то его можно изучать путем математического моделирования. Важным преимуществом моделирования является универсальность результатов такого исследования и возможность их использования в самом широком диапазоне параметров.
Применение математических моделей в вычислительном эксперименте (ВЭ) на компьютере позволяет уменьшить объем дорогостоящей натурной
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи работы

Система «электрод - детали - электрод» в силовом отношении замкнуты и силы, действующие на каждый её элемент, уравновешены (рис.
1.11).
Рис. 1.11. Схема равновесия детали в момент времени
Для того, чтобы эта система, имеющая одну степень свободы, находилась в равновесии, сумма проекций всех сил на координату ъ (ось электродов) должна быть равной нулю. В интегральной форме условие равновесия элемента этой системы, одной детали, можно записать следующим образом:
Яст2/(сф)йК+ ЯВД/',фУ5 + ||ст3Дг,2,ф)/ +
Бт 8я1 0 и
+ ЯЖсфК>’- ЯЛсф)5 = о. (1.6)
Бр Бэ1
После допущений о осесимметричности зоны сварки, о незначительности по сравнению со сварочным усилием электродинамических сил (меньше 1%), о незначительности градиента давления в ядре по сравнению с общей его величиной (меньше 5%) и вычисления инте!ралов условие