Моделирование тепловых процессов при поверхностной обработке неоднородных металлических тел высокотемпературным движущимся импульсным источником
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2011.4.1.1Ключевые слова:
компьютерное моделирование, тепловые процессы, концентрированные потоки энергии, электромеханическая обработкаАннотация
Разработана математическая модель теплового воздействия концентрированных потоков энергии на неоднородные металлические тела в условиях электромеханической обработки (ЭМО). Рассмотрены особенности постановки и решения трёхмерной задачи теплопроводности при высокоскоростном нагреве и охлаждении тела, включая описание пространственной и временной конфигурации импульсного движущегося источника тепла, учёт скрытой теплоты фазовых превращений и зависимости теплофизических свойств тела от температуры в характерных структурных областях. Полученные численные результаты позволили исследовать закономерности распределения температуры и скорости её изменения от действия движущегося импульсного источника в условиях ЭМО стального образца, имеющего поверхностный слой или покрытие. Показано, что учёт температурной зависимости теплофизических коэффициентов приводит к количественным и качественным поправкам в распределении самой температуры и её градиентов. Использование гиперболического уравнения теплопроводности при анализе процессов ЭМО не вносит существенных уточнений в решение задачи.
Скачивания
Библиографические ссылки
Багмутов В.П., Паршев С.Н., Дудкина Н.Г., Захаров И.Н. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация. - Новосибирск: Наука, 2003. - 318 с.
Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1975. - 296 с.
Барашков А.С. Расчёт теплового процесса упрочнения стали при нагреве равномерно распределёнными источниками // Физика и химия обработки материалов. - 2000. - № 4. - С. 82-89.
Багмутов В.П., Захаров И.Н. Исследование тепловых процессов при воздействии на материал концентрированных потоков энергии // Физика и химия обработки материалов. - 2002. - № 3. - С. 9-17.
Поздняков В.А., Александрова Н.М. Оптимизация режимов электронно-лучевой упрочняющей обработки сталей. 1. Поля температур и термоупругих напряжений // Физика и химия обработки материалов. - 2004. - № 5. - С. 61-66.
Любимова О.Н., Пестов К.Н., Гридасова Е.А. Численное решение задачи о проплавлении металлического слоя при сварке плавлением стекла и металла // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2010. - Т. 3, № 1. - С. 63-72.
Dowden J.M. The Mathematics of Thermal Modeling. An Introduction to the Theory of Laser Material Processing. - Boca Raton: Chapman & Hall / CRC, 2001. - 292 p.
Багмутов В.П., Захаров И.Н. Моделирование структурных превращений при электромеханической обработке стали // Физика и химия обработки материалов. - 2002. - № 4. - С.29-32.
Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 784 с.
Шашков А.Г., Бубнов В.А., Яновский С.Ю. Волновые явления теплопроводности: Системно-структурный подход. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 296 с.
Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. - М.: Наука, 1977. - 736 с.
Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. - М.: Наука, 1966. - 688 с.
Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Тепловая задача // Литейное производство. - 1998. - № 4. - C. 30-34.
Кидин И.Н. Физические основы электротермической обработки металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1969. - 376 с.
Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. - М.: Машиностроение,1990. - 288 с.
Надольский В.О., Филимонов Н.П., Яковлев С.А. Результаты исследований распределения электрического потенциала в цилиндрической детали при электромеханической обработке // Исследования и разработки в области упрочнения и восстановления деталей машин электромеханической обработкой: Сб. науч. тр. - Ульяновск, 1998. - С. 25-32.
Калита В.И., Багмутов В.П., Захаров И.Н., Комлев Д.И., Иванников А.Ю. Упрочнение плазменных покрытий электромеханической обработкой // Физика и химия обработки материалов. - 2008. - № 1. - С. 38-42.
###
Bagmutov V.P., Parsev S.N., Dudkina N.G., Zaharov I.N. Elektromehaniceskaa obrabotka: tehnologiceskie i fiziceskie osnovy, svojstva, realizacia. - Novosibirsk: Nauka, 2003. - 318 s.
Rykalin N.N., Uglov A.A., Kokora A.N. Lazernaa obrabotka materialov. - M.: Masinostroenie, 1975. - 296 s.
Baraskov A.S. Rascet teplovogo processa uprocnenia stali pri nagreve ravnomerno raspredelennymi istocnikami // Fizika i himia obrabotki materialov. - 2000. - No 4. - S. 82-89.
Bagmutov V.P., Zaharov I.N. Issledovanie teplovyh processov pri vozdejstvii na material koncentrirovannyh potokov energii // Fizika i himia obrabotki materialov. - 2002. - No 3. - S. 9-17.
Pozdnakov V.A., Aleksandrova N.M. Optimizacia rezimov elektronno-lucevoj uprocnausej obrabotki stalej. 1. Pola temperatur i termouprugih naprazenij // Fizika i himia obrabotki materialov. - 2004. - No 5. - S. 61-66.
Lubimova O.N., Pestov K.N., Gridasova E.A. Cislennoe resenie zadaci o proplavlenii metalliceskogo sloa pri svarke plavleniem stekla i metalla // Vycisl. meh. splos. sred. - 2010. - T. 3, No 1. - S. 63-72.
Dowden J.M. The Mathematics of Thermal Modeling. An Introduction to the Theory of Laser Material Processing. - Boca Raton: Chapman & Hall / CRC, 2001. - 292 p.
Bagmutov V.P., Zaharov I.N. Modelirovanie strukturnyh prevrasenij pri elektromehaniceskoj obrabotke stali // Fizika i himia obrabotki materialov. - 2002. - No 4. - S.29-32.
Samarskij A.A., Vabisevic P.N. Vycislitel’naa teploperedaca. - M.: Editorial URSS, 2003. - 784 s.
Saskov A.G., Bubnov V.A., Anovskij S.U. Volnovye avlenia teploprovodnosti: Sistemno-strukturnyj podhod. - M.: Editorial URSS, 2004. - 296 s.
Tihonov A.N., Samarskij A.A. Uravnenia matematiceskoj fiziki. - M.: Nauka, 1977. - 736 s.
Zel’dovic A.B., Rajzer U.P. Fizika udarnyh voln i vysokotemperaturnyh gidrodinamiceskih avlenij. - M.: Nauka, 1966. - 688 s.
Tihomirov M.D. Osnovy modelirovania litejnyh processov. Teplovaa zadaca // Litejnoe proizvodstvo. - 1998. - No 4. - C. 30-34.
Kidin I.N. Fiziceskie osnovy elektrotermiceskoj obrabotki metallov i splavov. - M.: Metallurgia, 1969. - 376 s.
Reznikov A.N., Reznikov L.A. Teplovye processy v tehnologiceskih sistemah. - M.: Masinostroenie,1990. - 288 s.
Nadol’skij V.O., Filimonov N.P., Akovlev S.A. Rezul’taty issledovanij raspredelenia elektriceskogo potenciala v cilindriceskoj detali pri elektromehaniceskoj obrabotke // Issledovania i razrabotki v oblasti uprocnenia i vosstanovlenia detalej masin elektromehaniceskoj obrabotkoj: Sb. nauc. tr. - Ul’anovsk, 1998. - S. 25-32.
Kalita V.I., Bagmutov V.P., Zaharov I.N., Komlev D.I., Ivannikov A.U. Uprocnenie plazmennyh pokrytij elektromehaniceskoj obrabotkoj // Fizika i himia obrabotki materialov. - 2008. - No 1. - S. 38-42.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2011 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
