47650 (588494), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

;

. (2.56)

Этап 4. Рассчитать длину участка нагрева:

. (2.57)

Этап 5. Этапы 2 - 4 повторять до совпадения полученных на этапах 2 и 4 длин участка подогрева L_н.

Этап 6. Рассчитать R_н, по формуле (2.52).

Этап 7. По величинам R_н, и I_н рассчитать параметры источника подогрева:

падение напряжения на участке подогрева

. (2.58)

рабочее напряжение

,

где U_k - падение напряжения на подвижном контакте;

рабочую мощность источника подогрева

.

2.4.3 Исследование теплового состояния сердечника подогреваемой на вылете порошковой проволоки

Выполним анализ теплового состояния сердечника подогреваемой порошковой проволоки. Поставим задачу в общем виде. Заданы параметры подогрева и ток наплавки. Необходимо определить температуру в любой точке сердечника на любом участке вылета порошковой проволоки.

Имеем

(2.59)

где t_н - время подогрева; t_в - общее время нагрева вылета порошковой проволоки. Требуется найти температуру сердечника Т_с (t, r). Решение выполним в безразмерных критериях (2.14) - (2.17). Уравнение теплопроводности примет вид (2.18). Решение этого уравнения на участке подогрева t [0, t_н] (т.е. F₀ [0, F_0н]) проводится аналогично решению для удлиненного вылета. В итоге получим:

. (2.60)

Теперь на вылете меняются краевые условия. Начальная температура сердечника порошковой проволоки будет равна:

. (2.61)

Граничные условия будут иметь вид:

; (2.62)

; (2.63)

(2.64)

Решение уравнения (2.18) с краевыми условиями (2.61) - (2.64) будем искать в виде:

. (2.65)

Общее решение уравнения (2.18) представим в виде:

. (2.66)

Подстановка функции (2.66) в уравнение (2.18) дает:

;

.

Откуда получим:

. (2.67)

Уравнение (2.67) аналогично уравнению (2.24).

Следовательно, его решением будет функция f (), удовлетворяющая граничному условию (2.62) и условию ограниченности (2.63), которая запишется в виде:

. (2.68)

Тогда общее решение уравнения теплопроводности (2.18) с краевыми условиями (2.61) - (2.64) примет вид:

. (2.69)

Частное решение уравнения (2.18) будем искать в виде:

,

где

. (2.70)

Используя начальные условия (2.61), подставим его в (2.70) и получим:

(2.71)

Поскольку отыскивается n-ый коэффициент разложения в бесконечный ряд, формулу (2.71) можно представить в виде:

(2.72)

Найдем в выражении (2.72) значение интеграла. Получим:

(2.73)

Найдем каждый интеграл из суммы (2.73), пользуясь формулами (2.32)

(2.74)

Аналогично вычисляем второй интеграл суммы (2.73):

. (2.75)

Для третьего интеграла имеем:

(2.76)

Учитывая, что:

,

получим:

Подставляя последнее выражение в формулу (2.76), получим:

(2.77)

Итак, формула (2.72) для расчета коэффициента В_n принимает вид:

(2.78)

Подставляя (2.78) в формулу для расчета частного решения V (F₀,), получим:

Окончательно имеем:

(2.79)

Тогда формула (2.65) для расчета безразмерной температуры сердечника подогреваемой порошковой проволоки с учетом (2.69) примет вид:

(2.80)

Из уравнения (2.80) видно, что при двухстадийном нагреве порошковой проволоки появляется новая нестационарность (второе слагаемое в выражении (2.80)), связанная с нерегулярными процессами на второй стадии нагрева.

При этом вид исходной нерегулярной составляющей (третье слагаемое выражения (2.80)) не изменяется, оно продолжает уменьшаться с течением времени.

Нерегулярность второй стадии нагрева весьма мала, особенно при Рd_вPd_н или Pd_н1².

В этом случае ее можно опустить без ущерба для точности вычислений.

Очевидно, для достижения равномерности нагрева оболочки и сердечника необходимо принять Pd_в близким к нулю, т.е. положить скорость нагрева оболочки порошковой проволоки на не свободном вылете практически равной нулю.

Для выравнивания нагрева сердечника по сечению порошковой проволоки необходимо достаточное время нагрева на вылете.

При Pd_в=0 формула (2.80) примет вид:

. (2.81)

Учитывая, что:

это безразмерная температура подогрева сердечника порошковой проволоки, формулу (2.81) можно представить в виде:

. (2.82)

Последние два слагаемые подобны и различаются лишь коэффициентами и , а также знаками.

Используя зависимости (2.82) можно предложить следующую схему наплавки подогреваемой на вылете порошковой проволокой: очень быстрый нагрев на первой стадии и выдержка, т.е. малая величина сварочного тока с увеличенным вылетом, на второй стадии.

Полагая в формуле (2.67) Pd_н=, из конечности _н следует, что F_0н=0. Тогда , а . Формула (2.82) примет вид:

(2.83)

Выражение представляет собой закон свободного нагрева или охлаждения бесконечно длинного цилиндра.

Расчеты по формуле (2.83) показывают, что неравномерность нагрева оболочки и сердечника становится незначительной (менее 5%) уже при F₀0,6.

Итак, задача расчета температуры в любой точке сердечника подогреваемой порошковой проволоки решена. Предложен также метод подогрева, создающий наибольший тепловой напор в системе "оболочка-сердечник" и приводящий к скорейшему выравниванию температур в оболочке и сердечнике порошковой проволоки.

3. Разработка компонентов программно-методического комплекса

3.1 Разработка логической модели ПМК

При проектировании логической структуры программного комплекса он рассматривается как система в различных аспектах. За каждым из аспектов стоит некоторая методика описания. Чаще всего она является диаграммной методикой, так как диаграмма легка для восприятия и не обладает той избыточностью, которая есть у текстового описания, хотя некоторые пояснения к диаграммам необходимы [23].

Для разработки логической модели был использован унифицированный язык моделирование - UML. UML - это язык визуального моделирования для решения задач общего характера, который используется при определении, визуализации, конструировании и документировании программной системы. UML позволяет отображать и статическую структуру, и динамическое поведение системы. Система моделируется как группа дискретных объектов, которые взаимодействуют друг с другом таким образом, чтобы удовлетворить требованиям пользователя. В статической структуре задаются типы объектов, значимые для системы и ее реализации, а также отношения между этими объектами. Динамическое поведение определяет историю объектов и их взаимодействие для достижения конечной цели. Наиболее полного и разностороннего понимания системы можно достичь при моделировании с различных, но взаимосвязанных точек зрения [24].

При разработке программно-методического комплекса были использованы следующие виды диаграмм:

диаграмма потоков данных (DFD - Data Flow Diagrams) является основным свойством моделирования функциональных требований проектируемой системы;

STD-диаграмма предназначена для моделирования и документирования реакций системы при ее функционировании во времени.

диаграмма компонентов - изображает представление реализации;

диаграмма использования - описывает функционирование системы с точки зрения ее пользователей.

3.1.1 Разработка диаграммы потоков данных

В процессе работы программного комплекса в нем производится постоянный обмен данными между его модулями. Для того, чтобы специфицировать процесс передачи и качественное содержание данных, необходимо разработать диаграмму потоков данных (DFD) для разрабатываемого программного продукта.

Разработка информационной модели, представленной в виде DFD-диаграммы, включает в себя следующие этапы:

разработка процессов системы;

направление потоков, несущих в себе определенную информацию;

обоснование выбора диаграммы для представления информации;

описание функций, которые выполняют управляющие процессы, влияющие на работу системы;

описание управляющих потоков (какую информацию каждый из потоков несет в себе).

Диаграмма потоков данных является основным свойством моделирования функциональных требований проектируемой системы [25].

Логическая DFD показывает внешние по отношению к системе источники и стоки, (адресаты) данных, идентифицирует логические функции (процессы) и группы элементов данных, связывающих одну функцию с другими (потоки), идентифицирует хранилища (накопители) данных.

Важную роль в модели играет специальный вид DFD - контекстная диаграмма. Она моделирует систему наиболее общим образом. Контекстная диаграмма идентифицирует внешние сущности, а также, как правило, единственный процесс, отражающий главную цель или природу системы. Внешние сущности, процессы и потоки данных описаны в таблицах 3.1, 3.2, 3.3 соответственно. Контекстная диаграмма потоков данных представлена на рисунке 3.1

Таблица 3.1 - Внешние сущности контекстной диаграммы

Наименование сущности	Краткое описание
Пользователь	Человек, который работает с программным комплексом.
ЭВМ	Электронно-вычислительная машина, на которой установлен программный комплекс.

Таблица 3.2 - Процессы контекстной диаграммы

Наименование процесса	Краткое описание
0 Рассчитать температурное поле	Данный процесс является основным процессом программного комплекса и предназначен для расчета температурного поля вылета порошковой проволоки.

Таблица 3.3 - Потоки, представленные на контекстной диаграмме

Наименование потока	Описание
Параметры проволоки и наплавки	Исходные данные (теплофизические и геометрические параметры порошковой проволоки) и режимы наплавки, вводимые пользователем.
Графические зависимости	Графики, которые отображают все предусмотренные программным комплексом зависимости.
Результаты расчета параметров	Результаты расчета температурного поля, режимов сварки, характеристик порошковой проволоки, параметров подогрева.
Сообщения	Сообщения, которые выдаются при неправильном вводе данных. Содержатся необходимые рекомендации для дальнейших действий, а также сообщения о сбойных ситуациях в работе программного комплекса.
Запрос на параметры оболочки	Пользователем инициируется запрос на ввод параметров оболочки из базы.
Параметры материала оболочки	Поток, который передает из базы теплофизические параметры материала оболочки.
Файл отчета	Файл, который содержит исходные данные, графики и результаты расчета.

Р
исунок 3.1 - Контекстная диаграмма потоков данных

Характеристики

Список файлов ВКР