скачать

Аннотация

В статье представлен комплекс математических моделей процессов пластической деформации, используемых в области производства бесшовных труб. Показано, что уровень модели, согласно представленной иерархической структуре, определяется степенью сложности математического описания рассматриваемых процессов деформации бесшовных труб и объемом учитываемых параметров. Приведены примеры моделей, разработанных на основе применения таких методов математического моделирования, как энергостатический, инженерный, метод линий скольжения и проекционно-сеточный метод. Применение энергостатического метода позволило определить интегральные характеристики очага деформации при горячей продольной прокатке, в частности для определения энергосиловых параметров при непрерывной прокатке труб на длинной оправке, в том числе величину напряжений, возникающих в металле между клетями стана. Инженерный метод использован для моделирования напряженно-деформированного состояния при оправочном волочении труб с учетом реального характера изменения механических свойств деформируемого металла. Применение метода линий скольжения для процесса высадки концов труб позволило получить выражения для определения полного усилия, действующего на пуансон, и длины переходной зоны между высаженным концом и основным телом трубы. Геометрический анализ сетки линий скольжения на заключительной стадии процесса высадки позволил получить формулу для определения итоговой длины переходной зоны. Проекционный метод использован для решения трехмерной задачи моделирования напряженно-деформированного состояния двухвалковой винтовой прошивки. Для реализации проекционного метода использован профессиональный программный продукт QForm 3D, основанный на методе конечных элементов. Моделирование винтовой прошивки позволило объяснить характер напряженно-деформированного состояния металла при винтовой прокатке за один оборот заготовки.

Ключевые слова

Моделирование, математическая модель, бесшовные трубы, прокатка, волочение, высадка концов труб, валковая прошивка трубной заготовки.

скачать

Аннотация

Работа направлена на решение актуальной задачи расширения области применения и совершенствования исследований вычислительными экспериментами широко применяемых в промышленности процессов термообработки неинертных материалов в барабанных вращающихся печах.

Цель исследования – разработка новых, учитывающих физико-химические превращения прокаливаемого материала, машинно-ориентированных алгоритмов расчета коэффициентов конвективного обмена для построения уравнений теплового баланса, применяемых при моделировании теплообмена в печах зональным методом.

В статье на примере прокалки углеродных материалов в режимах прямотока и противотока выполнен вывод алгоритмов коэффициентов конвективного теплообмена сначала для объемных газовых зон и затем зон на поверхности материала. Алгоритмы, разработанные как для объемных зон, так и зон на поверхности материала по сравнению с ранее используемыми с целью моделирования термообработки инертных материалов, дополнительно учитывают тепловые конвективные потоки, возникающие в результате отгонки летучих веществ из прокаливаемого материала и взаимодействия его и летучих веществ с газовым потоком. Алгоритмы для объемных зон имеют универсальное написание для режимов прокалки в противотоке и прямотоке материала и газа, а для поверхностных зон выражаются отличающимися уравнениями.

Приведены полученные с применением разработанных алгоритмов и компьютерной программы данные вычислительного эксперимента прокалки нефтяного кокса. Параметрической идентификацией с применением данных промышленной печи подтверждена адекватность усовершенствованной математической модели. Отклонения расчетных параметров от параметров реального процесса составляют менее 5%. Исследования выполнены на кафедре «Теория и автоматизация металлургических процессов и печей» Северо-Кавказского горно-металлургического института в 2014–2015 годах. Математическая модель и программа эффективно применяются для исследования процессов вычислительными экспериментами. Усовершенствованная комплексная математическая модель процессов термообработки в барабанной вращающейся печи и разработанная компьютерная программа для ее реализации могут быть использованы для исследования широкого круга технологических процессов термообработки как инертных, так и неинертных материалов в барабанных вращающихся печах.

Ключевые слова

Углеродные материалы, прокалка, барабанная вращающаяся печь, математическая модель, алгоритм, конвективный обмен, идентификация, численный эксперимент.