Диссертация (1024714), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

2.14 приведены результаты последовательного моделированияформирования многопроходного шва с учетом исходной геометрии кромок,профилей поверхностей шва после каждого прохода, раскладки валиков вмногопроходном шве.Рис.2.14. Результаты последовательного моделирования формированиямногопроходного шва: а-исходная геометрия кромок, 1)…11) профилипроходов, б –раскладка валиков в многопроходном швеТрадиционно [186], рассматривая структурные превращения в стали,выделяют следующие участки нагрева до максимальных температур:- участок крупного зерна – с максимальной температурой вышетемпературы роста зерна (Tmax=1350 оС);- участок полной перекристаллизации – с температурой выше точкиАС3 (Tmax=1100 оС);- участок полной перекристаллизации – с температурой выше точкиАС3 (Tmax=900 oC);- участок частичной перекристаллизации – с температурой междуточками АС1-АС3 (Tmax=750, 800 oC);- участок отпуска – с температурой ниже точки АС1 (Tmax=700oC).С учетом этого, при моделировании определяются длительность136пребывания металла шва и ЗТВ в температурном интервале 850…500 оС, чтопозволяет рассчитать их фазовый состав и механические свойства стали.Результат расчета фазового состава и механических свойств стали приразной длительности охлаждения с 850 до 500 0С представлен на рис.

2.15.абРис.2.15. Результат расчета фазового состава (а) и механических свойств(б) стали 40ХН при разной длительности охлаждения с 850 до 500 оСТаким образом, представленная обобщенная физико-математическаямодель процесса двухдуговой сварки по узкому зазору и ее составные части,позволяют оценивать устойчивость горения дуги с учетом ее расположения вразделке, определять распределение теплового потока дуги по поверхностиразделкиисварочнойванны.Помимоэтого,обобщеннаяфизико-математическая модель позволяет определять распределение температурывокруг ванны, определять деформацию ее поверхности и влияние этойдеформациинараспределениетепловогопотокадуги.Указанныевозможности обобщенной физико-математической модели предопределяютее использование как инструмент исследования технологии двухдуговоймногопроходной сварки корпусных конструкций специальной техники.137Выводы по главе 21.

Разработана физико-математическая модель формирования сварныхсоединений при одно- и двухдуговой многопроходной сварке плавящимсяэлектродомпоузкомузазору,основаннаянасистемеуравненийтеплопроводности и равновесия поверхности сварочной ванны, граничныеусловия которых учитывают распределение теплового потока дуг на боковыеповерхности разделки кромок и сварочной ванны, влияние на формупоследнейгидродинамическогонапорарасплавленногометаллаиуменьшение глубины разделки при последовательном наложении валиковмногопроходного шва.2. Предложена подмодель теплового воздействия сварочной дуги,горящей в узкой разделке, в которойраздельно рассматриваютсясоставляющие теплового потока, создаваемые тепловыделением в катоднойобласти,излучениемстолбадугиитепломассопереносомкаплямиэлектродного металла в сварочную ванну с учетом распределения тепловогопотока от этих капель по поверхности сварочной ванны.3.

Разработана подмодель формирования сварочной ванны и шва придвухдуговой сварке в узкой разделке кромок на основе условия равновесиядавления дуги и гравитационного давления с капиллярным давлением наповерхности расплава, учтено гидродинамическое давление, создаваемоетечением расплава, а также уточнены условия формирования поверхностисварочной ванны на боковых стенках разделки.4.

Разработана подмодель формирования структуры и механическихсвойств металла шва и зоны термического влияния, учитывающаяхимический состав металла шва и термический цикл при двухдуговой сварке.5. Разработаны методы решения системы уравнений обобщеннойматематическоймоделипроцессадвухдуговойсваркиплавящимсяэлектродом по узкому зазору, а также алгоритм последовательногомоделирования формирования многопроходного шва.1386.

Разработаныновыеэлементытеорииформированиямногопроходного шва при двухдуговой сварке по узкому зазору:- при определении удельной мощности теплового потока катодногопятна и излучения столба дуги предложено учитывать расстояния междуторцом электродной проволоки и точкой поверхности сварочной ванны;- при определении мощности теплового потока капель электродногометалла предложено учитывать форму поверхности сварочной ванны;- определение длины дуги целесообразно осуществлять с учетомкривизны поверхности сварочной ванны и угла раскрытия кромок разделки;- при оценке влияния гидродинамического давления на поверхностьсварочной ванны, обусловленного различием значений скорости течениярасплава по длине ванны необходимо учитывать изменение площадей еепоперечных сечений по мере заполнения разделки;- при оценке теплового потока в кромки свариваемого стыканеобходимоучитыватьусловиясмачиваниябоковыхповерхностейзауженной разделки жидким металлом сварочной ванны.7. Возможности модели позволяют использовать её в качествеинструмента для исследования технологии двухдуговой сварки плавящимсяэлектродом в защитных газах по узкому зазору корпусных конструкцийспециальной техники.139Глава 3.

ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ ФИЗИКОМАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВУХДУГОВОЙ СВАРКИПО УЗКОМУ ЗАЗОРУ ОПЫТНЫМ ДАННЫМ3.1. Структура погрешности и методика оценки адекватности физикоматематической модели реальному процессу сваркиТочность компьютерной физико-математической модели - это различиемежду результатами вычислений и эксперимента. Однако как результатымоделирования, так и натурные опыты имеют некоторую погрешность.Статистические методы оценки значимости погрешности эксперимента хорошоизвестны [187] и стандартизованы [188].

При этом обычно принимают, чтопогрешность опытов при сварке распределена по нормальному закону, апогрешность эксперимента [189] оценивается по среднеквадратичной ошибкеstest:s test где1 m1 y i ,test  y testm1  1 i 1y test2,(3.1)- среднее значение результата эксперимента, m1 - количествовыполненных опытов.Для оценки вычислительной погрешностиsver результаты эксперимента yjвработе[189]предложенопредставлятьотносительнорезультатамоделирования ysim:sver 1 m2 yi,test  y sim 2m2  1 i1гдеm2–,число(3.2)экспериментов,использованныхприоценкеопытовудобновычислительной погрешности.Значимостьразличиярезультатоввычисленийи140определять по статистическому критерию Фишера, в котором используютотношение дисперсий двух выборок данных относительно F-распределения призаданной доверительной вероятности p0 и количества опытов m1, и сравненийрезультатов вычислений с экспериментами m2.Расхождение значимо, когда согласно данных работы [189] выполняетсяусловие: s ver s test2  F  p 0 , m1 , m 2  .(3.3)В случае, когда данное условие выполняется, прогноз компьютерногомоделирования считается достоверным.

В случае невыполнения данногоусловия необходимо выявить причины погрешности вычислений. Значимостьрасхождения результатов опытов и вычислений [189] можно также определитьпо доверительному интервалу:DS testm1t m1 , p 0 Расхождение(3.4)результатамоделированиясопытамисчитаетсянезначительным, если их различие укладывается в доверительный интервал:(3.5)y sim  y test  DОднакохорошеесоответствиерезультатовкомпьютерногомоделирования реальному процессу сложно сразу получить при созданиикомпьютерной программы, поэтому она нуждается в доработке и уточнении.Именно поэтому и необходим анализ причин возникновения большойпогрешности верификации.Погрешность верификации является суммой погрешности опытов ипогрешности компьютерного моделирования:22s ver  s test s sim.(3.6)Погрешность результатов моделирования ssim вызывается погрешностьюопределения значений исходных данных spar. Погрешности численного решенияsnum и неполнота модели smod реальному процессу сварки может быть оцененазначением:141222s sim  s mod s par s num.Графическое(3.7)представлениеосоотношениимеждувозможнымисоставляющими погрешности верификации представлено на рис.3.1.Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации