Неровный В.М. - Теория сварочных процессов, страница 103

Пластичность падает, когда фаза с меньшим пределом текучести остается в небольшом количестве и образует тонкие прослойки в массе более твердой фазы. Тогда вся деформация концентрируется в этих прослойках. За годы развития теории сварочных п(юцессов накоплен богатый экспериментальный материал по условиям образования горячих, холодных трещин н других дефектов при сварке. Как правило, измерительные устройства не позволяют получать непосредственно все компоненты состояния материала в точке зарождения дефекта, поэтому измеряют косвенные параметры (взаимное перемещение свариваемых деталей„средний темп деформации, средний уровень одного из компонентов напряжения и т. д.).

С помощью компьютерного моделирования можно не только распространить созданные методы оценки свариваемости на сварные соединения более сложной формы, но и провести повторную обработку накопленных экспериментальных данных для разработки более совершенных методов расчетной оценки конструкционно-технологической трещиностойкости. 730 13,5. Тестирование программного комплекса Необходимость тестирования программного комплекса обусловлена в основном следующимц причинами. Е Точность МКЭ, который является приближенным методом, зависит от размера конечных элементов и ряда других причин.

Хотя к настоящему времени имеются достижения в области теорнц МКЭ, позволяющие оценить точность„сходимость н устойчивость решения„математический аппарат этой теории при произвольной форме границ н нелинейности модели настолько сложен, что практическим подходом к оценке точности и сходимости остается решение тестовых задач. 2. При самой тщательной подготовке модели существует вероятность ошибки как в программном обеспечении, так и в исходных данных, вводимых при моделировании. Эти ошибки ие могут быть выявлены и устранены без тестирования.

Особенностью численного моделирования являются серьезные проблемы при обеспечении достоверности получаемых результатов. Наряду с грубыми ошибками, возможнымн в любых экспериментальных и расчетных исследованиях, которые сравнителыю легко обнаружить, локализовать н исправить, численная модель способна дать серию весьма правдоподобных, непротиворечивых, согласованных между собой ошибочных результатов. В связи с этим всестороннее тестирование как отдельных элементов методики и программного обеспечения, так н всего программного комплекса необходимо и на стадии его разработки, и в процессе его эксплуатации (моделирования), Можно назвать два основных подхода к тестировашпо: сопоставление с эталоном и экспериментальная проверка.

Первый из них более надежен, но ограничен возможностями существующих эталонов и пригоден для проверки отдельных элементов методики, алгоритмов и программ. Для математического моделирования такими эталонами являются задачи, имеющие точное решение. В основе наиболее эффективного и достаточно гцбкога приема тестирования конкретной конечно-элементной модели лежит использование аналитических решений, полученных для тел с бесконечно удаленными границами. Отсутствие границ произвольнаи формы существенно упрощает решение и позволяет получить аналитические решения линейных н даже некоторых нелинейных задач.

Примером такого решения для бесконечного однородного тела в теории теплопроводности является распространение тепло- 732 ты от мгновенного сосредоточенного источника. В теории упругости известны решения для условий: равномерного растяжения сплошного тела и тела с трещиной; действия сосредоточенной силы в точке бесконечного тела; расширения от действия неравномерного нагрева. Поместив контур конечноэлементной модели внутрь бесконечного тела, мы получаем в результате аналитического решения температуры во всех точках контура, а также в точках внутри контура. Если теперь провести моделирование с использованием МКЭ, задав те же свойства материала, что и в аналитическом решении, а в качестве граничных условий — температуры всех точек контура, полученные в результате аналитического решения, то сопоставление температур во внутренних точках, найденных двумя способамн, позволит оценить точность моделирования МКЭ, Можно добиться не только совпадения геометрических параметров эталона и молели МКЭ, но и подобрать близкое к реальному распределение градиентов температуры.

Для этого достаточно использовать суперпозицню нескольких аналитических решений. Этот подход может быть распространен на тестирование моделей электромагнитных, диффузионных полей, полей НДС и т. д. К сожалению„использовать этот подход для задач с нелцнейностью и неоднородностью свойств сложно. Круг имеющихся точных решений весьма ограничен, суперпозиция решений в этом случае невозможна. решения, в которых сделаны допущения о характере искомой функции, не вытекающие из дифференциальных уравнений и граничных условий, полностью непригодны для тестирования. Экспериментальная проверка дает комплексную оценку точности модели с учетом всех факторов, но также не лишена недостатков.

Во-первых, ее обычно сложнее обеспечить на практике. Вовторых, в отличие от данных эталона, экспериментальные ланные имеют рассеяние и требуют статистической обработки. В-третьих, при проведении экспериментов обычно ограничен объем полученной информации (как правило, параметры измержотся датчиками всего в нескольких точках и только на поверхности детшш).

Возможно совпадение модели с экспериментом по всем измеренным параметрам и при этом существенное расхождение по другим, которые не были измерены в эксперименте. Тем не менее экспериментальный подход является основным, так как только он способен обеспечить функционирование феноменологических моделей. К этому виду моделей, в которых не полностью учтены физические процессы, влияющие на цзучаемое ямленне, прнходнтся Отнестн, напрнмер, все существующне моде. лм процесса разрушения матерналол. Такую упрощенную модель можно заставить адекватно отображпть сложное явлецне, определив с помощью экспериментов значення некоторых управляющнх моделью функций.

Прнменнтельно к моделц деформнровання н разрушения материалов зтпмн функцнямм являются механические свойства матернала и конкретных условиях ш'о работы. 1. В чем преимущества компьютерного молелмроааммя перед лругями методамп последования фнзнческмх процессов в металле прн сварке7 2. Какова роль расчетных и зкспернментальных методов мсслеловаммя в построении модели физического процесса7 3. Из какмх соображений определяется меобхолммая точность молелнровамня7 4, В каких случаях необходимо связное моделирование комплекса 5, Что общего в моделнровамнп различных процессов эмергомассоперемоса7 6.

В чем отличие процесса деформмровання упругопластнчного материала от процессов энергомассопереноса7 7. Для каких процессов можно рекомендовать капую схему моделирования, и для какнх — неявную? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Абрамова Б.Г., Карннмквва В.Ф. Цветные ммлмкаторы температуры. Мг Энергия, 1978. 216 с. Винокуров В.А., 1ригорьяни А.Г. Теорня сварочных деформаций и напряжений.

Мг Машнностроенне, 1984. 230 с. Гордеев В.Ф., 77устогаров А.В. Термоэмиссиоммые дуговые катоды. Мг Эмергоатомнзлат, 1988. 192 с. Григорьянц А.Г., Шигалев ИН., Мисюров А.И. Техмологмческме процессы ламрной обработки: Учеб. пособие для вузов / Под рел. А.Г. Грмгорьянца.

Мг Изд-во МГГУ мм. Н.Э. Баумана„2006. 664 с. Еремин ГьН. Плазменно-дуговые технологические процессы в сварочном производстве. Учеб. пособие. Омск Изд-во ОмГТУ, 2000. 275 с. Ерофее» В.А, Пропюзированнс качества электронно-лучевой н лазерной сварки на основе компьютерного молслированмя ! Под общ. Ред. В.А. Суднмка, В.А. Фролова, Тула: Изд-во Тульск. гос, ум-та, 2002. Ерохин А.А. Основы сварам плавлением. Мг Машмностроемне, 1973.

448 с. Зуев И.В. Обработка материалов концемтрмрованпммм потокамм энергии. Мг Иэд-во МЭИ, 1998. 162 с. Кайдалов А.А. Электронно-лучевая сварка и смежные технологнм. 2-е мзл., перераб. н доп. Киев: Экотехнологмя, 2004. 260 с. Каракозов Э.С Сварка металлов давлением. Мг Машиностроение, 1986. 230 с. Киреев В..4.

Методы практических расчетов в термолннвмнке хпммческнх реакцмй. Мг Химия, ! 975. 535 с. Компьютерное проектирование и подготовка пронзволства сварных конструкций: Учеб. пособме для вузов l С.А. Куркмн, В.М. Хоаов, Ю.Н, Аксенов и др.; Под ред, С.А. Куркина, В.М. Ховова. Мг Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 464 с. Королев Н.В. Расчеты тепловых процессов прн сварке, наплавке м термической резке: Учеб. пособие. Екатеринбург; Иэд-во УГГУ, 1996. 156 с.

Ках Б.А. Основы термодинамики металлургнческмх процессов. Лг Судостроение, 1975. Краткий справочник фмзнко-хммическмх величии l Под ред. К.П. Мищенко м А.А. Равделя. Мг Химия, 1974. Кубашгвский О.Б., Олкокк С.Б Металлу!лмческая тсрмохмммя. Мг Металлургия, 1982. 735 Лазерная н электронно-лучевая обработка материалов: Справочник / Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. М.: Машиностроение, 1985. 496 с. Лесков /".И.