Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

1158

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.11.2022

Размер:

16.95 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 193 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 > Следующая >>>

I		160		U				19 358					.			.		4.		2			η							.			4.			t0			2 067					.				.	5. 2		q		.
I		160		U				19 358			0 014 I				1 397 10				I				η		0 7 2 3 10									I		t0			2 067		0 027 I				5 944 10				I		q		U I
h				.			3			.		5.			k1	2 804							.					.		5.		2			t		50		L	0 015				λ	30			c	703		ρ	7620
h		4 827 10							4 004 10				I		k1	2 804					0 02 I				3 817 10						I				t		50		L	0 015				λ	30			c	703		ρ	7620
a		λ		V				13 5			k2		1		k1	t0z				0 025					j	0.. 20					y		j		0 01			0 001.j						i	0.. 30				x		0 025		0 001.i
		c.ρ						3600																									j																i
		c.ρ						3600			z		0			k1 = 0 581									t0 = 0 731									U = 20 694					h = 1 579 10 3										η = 0 737
											z		0			k1 = 0 581									t0 = 0 731									U = 20 694					h = 1 579 10 3										η = 0 737
											t													2				2				3
					. .													x					.	2		y		2				3							. .		2
				q	. .										1 .			x			V τ					y	j .												. .					1
Ti ,j				q		η		k1 .							1 .				i								j .							exp				( z 2 n		L) .				1				d τ ...
Ti ,j									3				τ		exp					4.a.( τ					t0)									exp			4.a.( τ			t0z)								d τ ...
		4.c.ρ.							3				τ		t0					4.a.( τ					t0)						n =			3			4.a.( τ			t0z)				τ	t0z
		4.c.ρ.						π .a			0																				n =			3										τ	t0z
											t													2				2				5
				q .η.k2 .										1 .				xi					.	2				2				5						z h 2.n .L									z h		2.n .L
				q .η.k2 .										1 .				xi			V τ					yj .									erf			z h 2.n .L						erf			z h		2.n .L		d τ
		+ . . . . .													exp					. .					t0z)										erf									erf							d τ
			8 c			ρ π			a h				τ		t0z				4 a (				τ		t0z)					n =				5			2. a.( τ			t0z)					2. a.( τ				t0z)
										0																				n =				5			2. a.( τ			t0z)					2. a.( τ				t0z)
										0
	j	0.. 15						z	0 015			0 001.j				y		0
								j
											t													2		2			5											2
				. .														x				.		2	y	2			5								z		. .	2
				. .										1 .				x			V		τ		y			.									z	2 n L		.			1
Tz				q	η		k1 .							1 .				i										.					exp				j			.			1		dτ ...
Tz	,j														exp																		exp												dτ ...
i	,j	4.c.ρ.							3				τ		t0			4.a.( τ						t0)												4.a.( τ			t0z)			τ		t0z
									3				τ		t0			4.a.( τ						t0)				n	=		5					4.a.( τ			t0z)
								π .a			0																	n	=		5
										t														2				2			5
					. .													x				.	τ	2	( y )			2			5						z			. .					z				. .
				q	. .								1 .					x	V				τ		( y )			.									z		h 2 n L						z		h 2 n L
				q		η		k2 .					1 .					i		. .								.						erf			j							erf	j						d τ
		+ . . . . .													exp					. .				t0z)										erf										erf							d τ
			8 c		ρ π a h							τ			t0z			4 a (				τ		t0z)					n		=			5			2. a.( τ			t0z)					2. a.( τ				t0z)
										0																			n		=			5			2. a.( τ			t0z)					2. a.( τ				t0z)
										0
	10																														15
	8										500																				12.5														1000				1500		2000
	6										500																				12.5				500										1000				1500		2000	1000
	6																																		500
	4		500
	4		500												1000			1500					1000500								10																				500
	2																	2500					2000																					500							500
	2																	2500					2000								7.5													500
	0														1500								3500								7.5
	0										1000				1500				4000				3500
	2										1000					2000 2500						3000											5
	2	500														2000 2500						3000											5
	4	500																				1500
	4																	1000													2.5
	6																	1000													2.5
	6										500							500
	8										500							500															0
	8																																0	25		23		21	19	17		15		13		11		9	7	5	3	1	1	3	5
	10																																	25		23		21	19	17		15		13		11		9	7	5	3	1	1	3	5
	10	25	23	21				19	17	15	13		11		9	7	5		3		1		1		3	5
T		25	23	21				19	17	15	13		11		9	7	5		3		1		1		3	5					Tz
T
Рис. 5. Листинг расчета по уравнениям (1), (4) и (5) и изолинии в плоскостях X–Y ( Т),
									X–Z (Tz); изолиния 1500 °С показывает зону проплавления

Если принять, что изолиния 1500 °С ограничивает зону проплавления, то по распределению температуры в плоскости X–Y можно оценить ширину шва – она составляет примерно 8 мм, а по распределению температуры в плоскости X–Z можно оценить глубину проплавления – она составляет примерно 3,3 мм.

Оценим термические циклы сварки при значениях тока 120 и 230 А. Полностью расчет представлен на рис. 6 (листинг и графики термических циклов).

Стр. 22

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

j	0.. 1		I				120			.			U	19 358				.				.		4.		I	2		t0			2 067				.		.		5.	I	2
j	0.. 1		I				120		110 j				U	19 358			0 014 I				1 397 10					I			t0			2 067			0 027 I		5 944 10				I
			j										j						j							j			j							j					j
hj		.				3				.	5.		k1j	2 804				.				.	5.			2		ηj	0 7				.	4.			qj	.	Ij			T	0
hj	4 82710							4 004 10			Ij		k1j	2 804			0 02 Ij				3 817 10				Ij			ηj	0 7			2 3 10			Ij		qj	Uj	Ij			T	0
t	150 L			0 015					λ	30		c	703	ρ		7620		a			λ		V			13 5			k2		1		k1		t0z		0 025			z	0
																					c.ρ					3600			j				j
																					c.ρ					3600
i	0.. 250					xi		0 01				.	t1i		0 001.i						yj	0 0035						.				U =			19 69			h =		2 22 10 5
i	0.. 250					xi		0 01		0 001 i			t1i			V					yj	0 0035				0 0016j						U =			23 528			h =		4 382 10 3
																V																			23 528					4 382 10 3
										t								2			2	3
	q		. .											x			.	2	y		2	3							. .		2
	q	j	η		j		k1					1	.	x		V τ			y		j .								. .				1
		j			j			j .				1	.	i							j .							( z 2 n L) .					1			τ ...
Ti,j									3		τ	t0	exp		4.a. τ			t0								exp		4.a.( τ	t0z)				τ		d	τ ...
	4.c.ρ.						π .a					j						j				n =		3											t0z
	4.c.ρ.						π .a			0												n =		3											t0z
										t								2			2	5
			. .									1	.	xi			.	2			2	5						z hj		. .					z hj			. .
	qj			ηj			k2j .					1	.	xi		V τ			yj .									z hj	2 n L						z hj		2 n L
	+ . . . . .											t0z	exp			. .	τ	t0z)				n =		5		erf		2. a.( τ		t0z)			erf					t0z)		dτ
	8 c		ρ π					a hj		0	τ	t0z		4 a (			τ	t0z)				n =		5				2. a.( τ		t0z)					2. a.( τ			t0z)
										0
					1500
					1250
					1000
	Ti,0
	Ti,1					750
	Ti,1
						500																2
																						2
						250
											1
								0		5		10	15	20			25			30		35			40			45	50			55			60	65		70
								0		5		10	15	20			25			30		35			40			45	50			55			60	65		70
																						t1i
													Рис. 6. Листинг термических циклов:
										1 – сварочный ток 120 А; 2 – сварочный ток 230 А

Анализ графиков показывает, что во время сварки при значении тока 230 А пребывание на уровне выше точки Ас3 увеличивается в два раза, в от-

личие от сварки при значении тока 120 А, при этом скорость охлаждения значительно снижается в интервале наименьшей устойчивости аустенита. По этим графикам можно определить и скорость охлаждения в любом интервале температур.

Практический интерес представляет определение мгновенной скорости охлаждения при заданной температуре. Для этого необходимо уравнение (1)

Стр. 23

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

продифференцировать по х [5]. Ниже приведено уравнение для расчета мгно-
венной скорости охлаждения.
I	160		U		19 358				.					.		4	. 2			η		0 7				.			4.		t0	2 067					.			.	5. 2		q	.
I	160		U		19 358		0 014 I			1 397 10							I			η		0 7		2 3 10					I		t0	2 067			0 027 I				5 944 10		I		q	U I
h			.		3	.		5.		k1				2 804						.				.			5	. 2		t	50	L		0 015			λ		30	c	703		ρ	7620
h	4 82710					4 004 10			I	k1				2 804				0 02 I				3 817 10						I		t	50	L		0 015			λ		30	c	703		ρ	7620
a	λ		V		13 5		k2		1	k1				t0z			0 025						i	0.. 100						xi	0 01		0 001.i					t1i		0 001.i		y	0 0043 z		0
a	c.ρ		V		3600		k2		1	k1				t0z			0 025						i	0.. 100						xi	0 01		0 001.i					t1i		0 001.i		y	0 0043 z		0
																																								V
						t																	2			2			3
		. . .							x	.							x			.			2	( y)		2			3					. .		2
	q	. . .							x	V τ				.			x		V		τ			( y)				.						. .					1
	q		η	k1 V .					i					.				i										.				( z 2 n			L) .				1	dτ ...
Wi	8.c.ρ.					3		( τ		t0)	2.			exp					4.a.( τ				t0)					n =		3	exp	4.a.( τ			t0z)			τ		dτ ...
	8.c.ρ.			π .a				( τ		t0)		a																n =		3								τ	t0z
						0
						t																	2				2		5
	q.η.k2.V .								xi	.								xi			.		2	( y )			2		5			z h 2.n.L								z h 2.n .L
	q.η.k2.V .								xi	V	τ .							xi		V τ				( y )			.					z h 2.n.L								z h 2.n .L
	+ . . . . .							( τ		t0z)		2	.a		exp . .								t0z)						n =		erf	2. a.( τ			t0z)				erf	2. a.( τ		t0z)		dτ
	16 c			ρ π		a h		( τ		t0z)			.a						4 a ( τ				t0z)						n =	5		2. a.( τ			t0z)					2. a.( τ		t0z)
						0
						t														2		2		3
		. .													x		.			2	y	2		3							. .		2
	q	. .							1	.					x		V	τ			y		.								. .				1
T	q		η	k1 .					1	.					i								.					exp		( z 2 n L) .					1			dτ ...
T										exp																		exp										dτ ...
i	4.c.ρ.			π .a		3	τ		t0						4.a.( τ					t0)									4.a.( τ			t0z)		τ		t0z
						3	τ		t0						4.a.( τ					t0)				n =		3			4.a.( τ			t0z)
						0																		n =		3
						t														2		2		5
	q .η.k2 .								1						xi		.	τ		2	y	2		5						z h		2.n.L					z h 2.n.L
	q .η.k2 .								1	.					xi		V	τ			y		.					erf		z h		2.n.L			erf		z h 2.n.L					dτ
	+ . . . . .								t0z	exp . .										t0z)								erf							erf							dτ
	8 c	ρ π			a h		τ		t0z						4 a ( τ					t0z)				n =		5			2. a.( τ			t0z)					2.	a.( τ		t0z)
						0																		n =		5			2. a.( τ			t0z)					2.	a.( τ		t0z)
						0
					1500
					1250
					1000
					750																2
					750
	Wi
	Ti				500
	Ti
					250
						0														1
																				1
					250
					500		2		4				6				8			10			12		14				16		18	20			22		24		26		28	30
						0	2		4				6				8			10			12		14			t1i	16		18	20			22		24		26		28	30
																												t1i
	Рис. 7. Листинг решения и построения графиков термического цикла сварки
						(кривая 2) и мгновенной скорости охлаждения (кривая 1)

Стр. 24

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

W =

qηk1V

t (x +V τ)

−

(x +V τ)2 − y2

exp

8cρ

aπ

∫0 a(τ+t0 )

4a(τ+t0 )

τ+t0z

∞

(z + 2nL)2

qηk2V t

(x +V τ)

×∑ exp −

dτ+

exp

16cρaπh ∫0

a(τ+t0z )

n=−∞

4a(τ+t0z )

∞

z + h + 2nL

z −h +

2nL

×∑

−erf

erf

dτ.

2 a(τ+t0z )

n=−∞

2 a(τ+t0z )

−(x +Vττ+)2 + y2 ×4a( t0z )

На рис. 7 показаны построенные графики термического цикла и мгновенной скорости охлаждения. По этим графикам можно определить мгновенную скорость нагрева (со знаком плюс) и охлаждения (со знаком минус), так как каждой температуре Ti соответствует скорость нагрева (или охлаждения) Wi. По графикам трудно точно определить мгновенную скорость охлаждения, но в пакете Mathcad имеется программный блок, и с помощью специальной программы можно с высокой точностью определить мгновенную скорость охлаждения при заданной температуре. На рис. 8 показан пример составления такой программы.

R ( T,W ,Tz,r)

for

i 15.. 100

V0 U

V1 H

V2 k

84.75 R(T, W, 550,7) = 554.254

T29 = 554.254

W29 = 84.75

Рис. 8. Листинг расчета для определения мгновенной скорости охлаждения по ранее выполненным расчетам с использованием программного блока

Функция R(T, W, Tz, r) в программном блоке формирует матрицу, состоящую из трех строчек: первая – скорость охлаждения; вторая – температура, при которой определена эта скорость; третья – номер цикла, соответствующего i-му значению температуры и скорости охлаждения.

Стр. 25

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

	На рис. 9 приведен пример расчета мгновенных скоростей охлаждения
при разных температурах и построения графика зависимости скорости охла-
ждения от этих температур. Видно, что кривая зависимости носит практиче-
ски линейный характер.
					40.671						100.822
		R( T,W ,400,7) =			396.642						100.822
		R( T,W ,400,7) =			396.642			R( T,W ,600,7)			= 603.569
					39			R( T,W ,600,7)			= 603.569
					39						27
											27
					53.365
		R( T,W ,450,7) =			446.386
					35				397			41
					66.606				446			53
					66.606			Tr	494		Wr	67
		R( T,W ,500,7) =			494.11			Tr	494		Wr	67
		R( T,W ,500,7) =			494.11				554			85
					32				554			85
					32				604			101
					84.75				604			101
					84.75
		R( T,W ,550,7) =			554.254
					29
	650
	625
	600
	575
	550
	525
Tr	500
	475
	450
	425
	400
	375
	350	45	50	55	60	65	70	75	80	85	90	95	100	105	110
	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85	90	95	100	105	110
								Wr
	Рис. 9. Расчет мгновенных скоростей охлаждения и построение графика
зависимости их от температуры при охлаждении высокотемпературного участка
				скорости охлаждения от температуры

Таким образом, в работе показано, что при определенной корректировке тепловую модель можно использовать для оценки параметров зоны проплавления при сварке, расчета термических циклов сварки, определения мгновенной скорости охлаждения в любой точке сварного соединения. Корректировка тепловой модели производится с помощью параметров t0, h, k1.

Стр. 26

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Для расчета этих параметров даны уравнения регрессии, построенные на основе экспериментальных данных.

Список литературы

1.Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в активных защитных газах. – М.: Машиностроение, 1972. – 167 с.

2.Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. – М.: Машиностроение, 1974. – 240 с.

3.Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах. – М.: Машиностроение, 1979. – 231 с.

4.Язовских В.М. Построение тепловых моделей при сварке методом функций Грина // Вестник ПГТУ. Сварка. – Пермь, 2002. – С. 25–48.

5.Язовских В.М. Методика расчета мгновенных скоростей охлаждения при сварке // Вестник ПГТУ. Механика и технология материалов и конструк-

ций. – Пермь, 2003. – С. 172–176.

Получено 10.06.2010

Стр. 27

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

УДК 681.51

Э.В. Лазарсон

Пермский государственный технический университет

ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ РЕШЕНИЯ СЛОЖНЫХ НЕФОРМАЛИЗОВАННЫХ ЗАДАЧ ВЫБОРА

Рассмотрены общие вопросы методологии решения неформализованных задач класса выбора и принятия решений. Приведены результаты исследований в области моделирования и решения задач технической подготовки производства. Сформулированы основные положения методики решения неформализованных задач.

Работу специалиста на производстве можно представить как последовательное решение разных задач, и эффективность его работы в основном определяется умением решать поставленные задачи. Во всех сферах деятельности накоплен огромный и постоянно пополняемый объем знаний, и необходимо использовать эти знания в практической работе рационально.

Повседневно решаемые задачи обычно многочисленны, различаются тематикой, сложностью, многими другими характеристиками, и предусмотреть заранее все подробности их решения не представляется возможным. В связи с этим при решении каждой отдельной задачи специалист в большинстве случаев не может воспользоваться готовым решением и подходит к задаче как к новой. Он анализирует ее условия, разрабатывает метод решения, опираясь преимущественно на свои знания и опыт. Преобладание субъективного подхода нередко приводит к принятию неоптимальных решений и, как следствие, излишним затратам труда и материальных ресурсов. Таким образом, актуальность совершенствования методики решения текущих задач очевидна.

До сравнительно недавнего времени опыт решения задач обобщался в основном для конкретных условий. Однако со временем становилось все более очевидным, что в решении многих на первый взгляд совершенно разных задач просматриваются некоторые общие элементы методики.

В 70-х гг. прошлого века началось формирование самостоятельного научного направления, названного проблемологией, объектом исследований которого являются задачи и процессы их решения. В настоящее время имеется обширная литература по отдельным вопросам проблемологии. Известны попытки отечественных и зарубежных исследователей компактно изложить основные положения объектно-независимой теории решения задач [1–4]. Однако создание данной теории ввиду ее сложности пока еще не завершено.

Стр. 28

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

В совершенствовании методики решения задач можно выделить три основных направления:

1)обобщение практического опыта решения задач в каждой предметной

области;

2)использование положений общей теории решения задач;

3)применение современных компьютерных технологий.

Первое направление реализуется на практике достаточно широко. На основе обобщения имеющегося опыта на многих предприятиях разрабатываются производственные инструкции и ТУ на изготовление конкретных изделий. На отраслевом уровне аналогичную работу выполняют работники специализированных проектных организаций и подразделений. В результате создаются отраслевые ТУ, ОСТы и другие руководящие документы, регламентирующие решение производственных вопросов с учетом передового опыта родственных предприятий. Наличие перечисленной документации облегчает работу специалистов, позволяет избежать существенных ошибок. В то же время большинство специалистов не имеют возможности пользоваться отраслевым опытом из-за его рассредоточенности по множеству малодоступных источников информации.

Наиболее высокую степень обобщения опыта осуществляют ученые, которые путем анализа выделяют типовые объекты и задачи производства

иразрабатывают для них рациональные подходы, схемы и решения. Эта работа приводит к развитию теории, являющейся методологической основой решения задач. Однако в теории не может быть учтено все многообразие задач применительно к конкретным изделиям и условиям их изготовления.

Перспективным направлением совершенствования профессиональных умений специалистов является использование общей теории решения задач [2, 3]. Названная теория базируется на ряде положений некоторых фундаментальных наук (логика, психология, математика, лингвистика) и междисциплинарных наук методологического содержания (системный анализ, теория принятия решений, теория искусственного интеллекта, информатика и др.).

На рис. 1 показаны пять научных дисциплин (теорий), методы которых, по нашему мнению, оказывают непосредственное влияние на формирование общей методологии решения задач. Отдельные важные положения или идеи этих теорий обозначены надписями у линий, соединяющих блоки схемы. Сочетание знаний о предметной области, методах извлечения, формализации, моделирования

икомпьютерной обработки знаний, общих способах решения задач дает в руки специалистов современный инструментарий для успешной профессиональной деятельности.

Стр. 29

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Рис. 1. Схема формирования общей методологии решения задач

На кафедре сварочного производства ПГТУ проведены комплексные исследования вопросов моделирования и решения типовых задач технической подготовки производства с использованием современных информационных технологий. В качестве исходных, базовых были приняты два положения:

1)значительное большинство производственных задач относится к категории неформализованных; они могут быть сформулированы как задачи выбора предпочтительного варианта из нескольких возможных;

2)задачи выбора можно формализовать с помощью табличных моделей, основанных на использовании имеющихся профессиональных знаний о соответствующих предметных областях.

Неформализованными называют задачи, исходные данные и результаты решения которых нельзя выразить в числовой форме. Точные алгоритмы решения таких задач изначально неизвестны, к ним неприменимы традиционные математические методы, и их решение трудно поддается автоматизации.

Экспериментальная часть исследований заключалась в построении и последующем анализе моделей типовых задач сварки класса выбора (выбор способов сварки, сварочных материалов, типов сварных соединений, обору-

	дования и др). Всего было рассмотрено несколько сотен таких моделей. Мо-
	делирование проводилось на основе таблиц соответствий (ТС), предложен-
	ных Г.К. Горанским [5]. Общий вид и структура таблицы соответствий пока-
	заны на рис. 2.
	30
Стр. 30	ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

<<< < Предыдущая 1 23 / 193 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
15.11.202210.29 Mб31139.pdf
#
15.11.202210.34 Mб201143.pdf
#
15.11.20229.96 Mб11147.pdf
#
15.11.202210.52 Mб01153.pdf
#
15.11.202210.54 Mб21154.pdf
#
15.11.202216.95 Mб31158.pdf
#
15.11.202210.75 Mб31159.pdf
#
15.11.202210.8 Mб221160.pdf
#
15.11.202210.82 Mб41161.pdf
#
15.11.202210.88 Mб91166.pdf
#
15.11.20229.47 Mб31168.pdf