Автореферат (1025146)

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

Текст из файла

Общая характеристика работыАктуальность темы. На сегодняшний день в практику большинствамашиностроительныхпредприятий,занимающихсяпроизводствомтонкостенных сложнопрофильных деталей внедрен подход численногомоделирования процесса обработки на основе CAD/CAM – систем. Стоитотметить, что ни в одном коммерческом программном комплексе нетвозможности учитывать динамические эффекты, неизбежно возникающиеприфрезерованииуказанныхдеталей,выполненныхизтруднообрабатываемых сплавов, таких как лопатки газотурбинныхдвигателей, моноколеса, блинги, корпусные детали.

Для решения проблемывыбора рациональных режимов обработки и минимизации негативныхвибраций (так называемый «чаттер») необходимо исследовать динамикупроцесса фрезерования с помощью имитационного моделирования.Несмотря на большое количество работ в данной области на текущиймомент существует лишь несколько методик, позволяющих выполнятьимитационноемоделированиединамикипроцессафрезерованиясложнопрофильных деталей и обоснованно выбирать виброустойчивыережимы обработки (Y. Altintas, F. Klocke, P.

Lorong, Гуськов А.М., КиселевИ.А., Воронов С.А.).Однако, решению задачи идентификации параметров моделей динамикизаготовки и инструмента уделено недостаточное внимание. При этом, дляполучения корректных результатов моделирования и обоснованного выборарациональных режимов обработки решение данной задачи необходимо.Особенно актуальной данная проблема становится при исследованиидинамики фрезерования сложнопрофильных тонкостенных деталей изтруднообрабатываемых материалов.Параметры модели динамики заготовки и инструмента, всегда в той илииной степени отличаются от соответствующих экспериментальныхзначений.

Это связано с наличием неопределенности свойств местсоединений заготовки и оснастки, а также с влиянием жёсткости станка надинамические характеристики инструмента/детали. Из этого факта вытекаетнеобходимость верификации и уточнения конечно-элементных моделейконструкций технологической системы на основе результатовэкспериментальных исследований их динамических характеристик.Параметры демпфирования, определяющие коэффициенты динамичностисистемы и оказывающие влияние на динамику процесса, могут бытьполучены только с помощью методов экспериментального модальногоанализа, при этом стоит отметить, что собственные частоты колебаний икоэффициенты модального демпфирования заготовки меняются в процессеобработки.Таким образом, актуальность работы определяется необходимостьюрешения важной прикладной научно-технической задачи, посвященной1идентификации и уточнению параметров численных моделей динамикидетали и инструмента для выбора рациональных режимов обработкифрезерованием.Цели и задачи работы: разработка универсальной методикиидентификации и уточнения математических моделей динамикидетали/инструмента для создания новых инструментальных средствпроектирования производственных процессов обработки фрезерованием,обеспечивающих высокую точность и качество получаемых деталей.Для достиженияследующие задачи:поставленнойцелипотребовалосьрешить1) Разработка методики модальных испытаний заготовки в процессеобработки для анализа изменения её динамических характеристик;2) Разработка методики и программного обеспечения для идентификациипараметров моделей динамики заготовок сложнопрофильных деталей иинструмента с помощью методов экспериментального модальногоанализа и методов уточнения конечно-элементных моделей;3) Апробация разработанной методики и подхода имитационногомоделирования динамики фрезерования для выбора рациональныхрежимов обработки тестовой детали, имеющей форму лопаткикомпрессора газотурбинного двигателя, обеспечивающих высокоекачество поверхности.Методы исследования.

Для решения задачи моделирования динамикипроцесса фрезерования сложнопрофильных деталей использован методконечных элементов в объемной постановке в сочетании с геометрическималгоритмом для моделирования образования новых поверхностей прифрезеровании (Киселев И. А). Для экспериментального определениядинамических характеристик заготовки использован метод стохастическойидентификации подпространств (Van Overshee P.), обеспечивающиймаксимальную точность идентификации коэффициентов демпфирования.Уточнение конечно-элементной модели заготовки по результатаммодального анализа выполнено с применением подходов эволюционнойтопологической оптимизации. Задача детектирования «чаттера» порезультатам моделирования динамики процесса фрезерования решалась спомощью комбинации классического и сингулярного спектральногоанализа.Научная новизна.1.

На основе модальных испытаний разработан метод определениядинамических характеристик тонкостенных сложнопрофильных деталей,изменяющихся в процессе их обработки фрезерованием.22. Установлено влияние изменяющихся в процессе обработки собственныхчастот колебаний и коэффициентов демпфирования заготовки на динамикуфрезерования.3. На основе подхода эволюционной оптимизации разработан методуточнения конечно-элементной модели заготовки, необходимый дляполучения достоверных моделей динамики детали при её обработкефрезерованием.4. Разработан метод выбора рациональных режимов фрезерования,позволяющих минимизировать негативное влияние вибраций при обработкена точность и качество получаемых деталей.Достоверность результатов.

Достоверность научных положений,выводов и рекомендаций работы обоснована:1. Применением классических подходов и методов механикидеформируемого твердого тела, теории колебаний и экспериментальноймеханики.2. Проверкой разработанных алгоритмов и программ на модельных итестовых задачах.3. Удовлетворительным совпадением результатов моделирования динамикифрезерования, полученных с использованием уточненной модели, срезультатами натурных экспериментов.4. Опытом практического применения достигнутых результатов в филиале«НИИД» АО «НПЦ газотурбостроения «Салют».Практическая ценность работы. Создан пакет программ дляидентификации динамических характеристик механических конструкций порезультатам модальных испытаний и уточнения их конечно-элементныхмоделей. Разработанные программы могут быть использованы намашиностроительных предприятиях для получения достоверных моделейдинамики конструкций, а также для имитационного моделированиядинамических процессов обработки фрезерованием.

Разработан метод ипрограммное обеспечение для обработки результатов численногомоделирования динамики фрезерования с целью выявления благоприятныхи неблагоприятных с точки зрения возникновения «чаттера» режимовобработки. Решена задача выбора виброустойчивых режимов фрезерованиятестовой сложнопрофильной тонкостенной детали, имеющей формулопатки компрессора газотурбинного двигателя.Реализация работы.

Результаты диссертационной работы иразработанное программное обеспечение внедрены в практикуэкспериментальных исследований динамики процесса фрезерованиядеталей газотурбинных двигателей в филиале «НИИД» АО «НПЦгазотурбостроения «Салют», а также используются для модальных3испытаний на предприятиях ФГУП ЦИАМ, НИИСФ РААСН, ВПК «НПОМашиностроения».Апробация работы. Основные положения диссертационной работыдокладывались и были одобрены на 5-ой международной конференции«Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, 2012), на 5-оймеждународной конференции IOMAC по операционному модальномуанализу (г.

Portugal, Guimaraes, 2013), на XXXIX академических чтениях покосмонавтике. (г. Реутов, 2014), на 18-ой международной конференцииVibroengineering (г. Poland, Katowice, 2014), на конференции «Современныеметоды испытаний авиационной техники» в рамках 13-ой Международнойвыставки испытательного и контрольно-измерительного оборудования(Москва, 2015), на 3–ей международной конференции «Динамика ивиброакустика машин» (г.

Самара, 2016).Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, втом числе 7 из них в рецензируемых журналах и изданиях, рекомендуемыхВАК РФ и 3 статьи в зарубежных научных изданиях, входящих в базуScopusСтруктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пятиглав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работаизложена на 184 листах машинописного текста, включая 96 рисунков и 5таблиц. Библиография работы содержит 129 наименований.Содержание работыВо введении обоснована актуальность темы, сформулированы цельнаучного исследования, задачи, научная новизна и практическая ценностьработы.

Приведено краткое содержание работы по главам.В первой главе приводится обзор и анализ литературы, посвящённойметодам экспериментального модального анализа и уточнения моделей, атакже расчетным и экспериментальным методам исследования динамикифрезерования сложнопрофильных деталей.Базовые работы по идентификации модальных параметров в частотной ивременной области связаны с именами таких учёных, как: Бернс В.А,Смыслов В.И., Хомяков В.С, Микишев Г.Н, D. Bishop, Richardson M.,Allemang R.,Brown D., Rixen D., Peeters B., Zimmerman R., Ewins D., Sas P.,Heylen W. и др. Основной проблемой при решении задачиэкспериментального модального анализа является корректное определениекоэффициентов демпфирования в системе.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации