LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості виливків у формах із структурочутливих формувальних сумішей

порожній.

3. Масив У заповнюється N6 зв'язками, обумовленими співвідношенням (1), тобто спочатку передбачається кубічна схема укладки зерен.

4. Розраховується за (4) значення Уеф, яке відповідає щільності суміші, що моделюється, до початку ущільнення, тобто ρmin. Оскільки кожній укладці К відповідає своя щільність У, по залежності У = f(К) визначається ефективне значення Кеф.

5. Визначається додаткова кількість зв'язків у масиві У, яка відповідає початковій щільності суміші ρmin. Вона розраховується за формулою:

. (5)

Визначені за (5) зв'язки додаються випадково до масиву В. У такий спосіб модель переводиться в стан, який відповідає початковій щільності ρmin.

6. Термін ущільнення розбивається на періоди (ітерації). Зміна стану зв'язків у моделі відбувається тільки на межах між ітераціями. Кількість знов утворених після кожної ітерації зв'язків визначається за залежністю У = f(К), а місця їх розташування за випадковим законом. У такий спосіб реалізується ймовірнісно-автоматна структурна модель процесу ущільнення. Для "насичення" її необхідними параметрами кожного зв'язку залучається деяка властивість (наприклад, теплопровідність), яка після усереднення по об'єму стає мірою ефективної характеристики гетерогенного середовища у цілому.

В моделі присвоєння конкретних значень i, j, та k зв'язкам, що додаються, здійснювали за допомогою генератора випадкових чисел.

Моделювання зміни параметрів у процесі ущільнення. У процесі ущільнення суміші змінюється конфігурація зв`язуючого в межзеренном просторі. Розглянемо, наприклад, плаковану піщано-смоляну суміш до початку ущільнення, виходячи з таких умовних допущень:

– зерна наповнювача є однаковими правильними кульками радіусом r;

– зв`язуюче на поверхні зepнa розташовується рівномірним прошарком, так що система "зерно-зв`язуюче" являє собою правильну кульку радіусом R;

– щільність матеріалу зерна постійна за об'ємом і дорівнює r1;

– щільність матеріалу зв`язуючого постійна за об'ємом і дорівнює r2;

– відношення маси зв`язуючого m2 до загальної маси системи m1 + m2 є масовою концентрацію зв`язуючого в суміші a. Товщина прошарку зв`язуючого на піщинці в цих умовах буде дорівнювати:

. (6)

Торкання двох плакованих зерен до початку ущільнення, тобто коли початкова кулеподібна конфігурація системи "зерно-зв`язуюче" не порушена, відбувається в одній точці. Такий контакт між сусідніми зернами найменш сприятливий для теплопередачі, яка в цьому випадку здійснюється практично тільки через поровий простір.

Найменше ущільнення суміші за рахунок зім'яття зв`язуючого різко змінює механізм теплопередачі, тому що контакт між двома сусідніми зернами стає вже деякою площадкою розміром S. Цей розмір для максимального ущільнення може бути визначений за формулою:

. (7)

Залежність Smax(a), розрахована за (6) та (7) для r=0,1 мм, наведена на рис. 2. Тут же наведені результати експериментальних досліджень теплопровідності піщано-смоляних сумішей. Як видно з рисунку, розрахункова максимальна площа контакту при збільшенні кількості зв`язуючого швидко зростає до деякої межі і далі практично не змінюється.


Моделювання зміни параметрів у процесі варіювання компонентного складу суміші. Зміна параметрів у процесі варіювання компонентного складу суміші має місце при введенні тих або інших домішок. Моделювання зводиться до послідовного (поелементного) заміщення параметрів у моделях елементів, що імітує заміну елемента основи на елемент домішки. У якості "домішки" може розглядатися пора в суцільному матеріалі.

Такий експеримент проводили за допомогою ітераційної комп'ютерної імітаційної моделі перетворення структури формувальної суміші. Оскільки алгоритм такого перетворення носить ймовірнісний характер, подібна імітаційна модель відноситься до ймовірнісних автоматів, тобто до дискретних потактових перетворювачів із пам'яттю, функціонування яких у кожному такті залежить тільки від стану пам'яті в них і може бути описане статистично. Схему накопичення елементів зв'язків ілюструє рис. 3.





Модель такого типу існує в автоматному часі, кожною ітерацією якого є виникнення одного додаткового зв'язку в системі. Для переходу в реальний час були машинно реалізовані два підходи.

У першому з них швидкість реального перетворення об'єкта, визначену експериментально, погоджували з кількістю елементарних актів перетворення структури, наприклад, швидкість зміни газопроникніості зі швидкістю тріщиноутворення. При цьому автоматний час перераховували в реальний після кожної наперед заданої серії ітерацій. В другому – реальний час зв'язували з автоматним заздалегідь і жорстко (наприклад, тисяча ітерацій – одна секунда), але сума ймовірностей виникнення подій, вже не дорівнювала одиниці, аж до падіння її на деяких ітераціях до нуля. Коректність роботи моделі підтверджується стабільним значенням сумарної кількості ітерацій до моменту утворення НК при великій кількості модельних експериментів.

Запропоновані алгоритми дозволяють також моделювати "конкретні ситуації", що виникають в об'єкті. У ливарній формі це можуть бути місцеві пере- або недоущільнення, інші дефекти, несуцільності, анізотропності та ін., а також введення домішок у задані місця в формі, різноманітні технологічні бар'єри зі змінною проникливістю і багато іншого. Для цього на вибір чергових вузлів і їхніх зв'язків накладаються різного роду обмеження, які носять безумовний або стохастичний характер.

Наявність перколяційного порогу в процесі такого заміщення призводить при деякій концентрації домішки до стрибкоподібної зміни властивостей гетерогенної системи. Проте, це явище, настільки характерне для електропровідності і газопроникністі (достатньо, наприклад, одного електропровідного НК мінімальної потужності в початково неелектропровідному середовищі, щоб змінити загальну електропровідність об'єкта на декілька порядків), "не працює" при моделюванні такого параметра, як теплопровідність. Це пояснюється істотною відмінністю електро-провідностей провідника та ізолятора (мільйони разів) у порівнянні з відмінністю в теплопровідності тих же матеріалів (одиниці разів). Аналогічна причина призводить до різкого зростання проникливості стінки після появи першої наскрізної пори (НК пор). Для того ж, щоб присутність нового компонента стала помітною "з точки зору" теплопровідності, потрібно, щоб його кластер (або кластери) мав помітну потужність, що досягається введенням цього компонента в концентрації, яка істотно перевищує перколяційний поріг. Тому, при моделюванні теплових явищ у формі важливими параметрами є не тільки скінченність кластерів, але й їх потужність.

На схемі, наведеній на рис. 4, показана типова крива зміни перколяційної характеристики суміші l при додаванні