Объемный контроль температуры при автоматизированной высокочастотной обработке полимерных и композиционных материалов
Автор: Бычковский В.С., Буторин Д.В., Баканин Д.В., Филиппенко Н.Г., Лившиц А.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 2 т.21, 2020 года.
Бесплатный доступ
Целью данной работы является разработать и обосновать способ объемного контроля температуры полимерного и композиционного материала при автоматизированной высокочастотной обработке. Разработанный способ реализуется путем внедрения термопар в тело образца по форме призмы или куба по определенной схеме их расположения по всему объему. Данная методика проста в реализации и экономически выгодна по сравнению со стоимостью дорогого и специализированного оборудования со сложной конструкцией и самих термопар, имеющих простую конструкцию. Методами достижения поставленной цели исследований контактного способа объемного контроля температуры полимерного или композиционного образца являются разработка и построение схемы расположения термопар по всему объему так, чтобы выявить наиболее точно температурный спектр полимерного или композиционного образца при автоматизированной высокочастотной обработке. Разработана схема расположения термопар. Следующим методом для достижения поставленной цели стал метод выяснения влияния на точность измерений температуры нагрева образца в зависимости от внедрения в него термопар за счет выполнения в нем отверстий для их установки. Для этого выполнен конечно-разностный математический расчет зависимости температуры образца от количества отверстий под термопары в нем в программном комплексе MSC Patran Sinda. Результаты расчета сведены и представлены на графических данных. Далее был выполнен общий математический расчет по формулам расчета процесса тепло- и массопроводности. Итогами данного расчета стали таблица и графические данные. По окончании конечно-разностного и общего математического расчета произведен сравнительный анализ полученной погрешности измерения температуры от внедрения термопар в тело образца. Исходя из этого анализа, можно сказать, что разработанная методика применима для дальнейшего исследования автоматизированной высокочастотной обработки полимерных и композиционных материалов, так как полученные погрешности не превышают допустимых 3 %. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Полимеры, высокочастотный нагрев, конечно-элементная математическая модель, общая математическая модель
Короткий адрес: https://sciup.org/148321961
IDR: 148321961 | DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-2-155-162
Список литературы Объемный контроль температуры при автоматизированной высокочастотной обработке полимерных и композиционных материалов
- Bychkovsiy V. S., Filippenko N. G., Popov S. I., Popov A. S. [Thermal vacuum deposition of a self-lubricating coating of polymeric materials of friction units of machines and mechanisms of transport engineering]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modeliro-vanie. 2018, Vol. 58, No. 2, P. 58-64 (In Russ.).
- Ustanovka dlya svarki plastmass., Pasport UZP 2500A, 412. 921.055. [Installation for welding plastics. Passport UZP 2500A, 412.921.055]. 1987, 60 p.
- Butorin D. V., Bakanin D. V., Bychkovskiy V. S., Filippenko N. G., Kuraytis A. S. Development and automation of the device for determination of thermophysical properties of polymers and composites. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020, Vol. 982, P. 731-740.
- Chernyshov V. N., Chernyshova T. I. Mikrovol-novyye metody i sistemy kontrolya teplofizicheskikh kharakteristik materialov i izdeliy. Monografiya [Microwave methods and systems for monitoring the thermo-physical characteristics of materials and products. Monograph]. Tambov, TGTU Publ., 2015, 124 p.
- Kudryashov Yu. B., Perov Yu. F., Rubin A. B. Ra-diatsionnaya biofizika radiochastotnyye i mikrovolnovyye elektromagnitnyye izlucheniya [Radiation biophysics, radio-frequency and microwave electromagnetic radiation. Textbook for higher education]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2008, 184 p.
- Livshits A. V. [Process control of high-frequency electrothermal polymers]. Problemy mashinostroeniya i avtomatizatsii. Moscow, 2015, No. 3, P. 120-126 (in Russ.).
- Larchenko A. G., Livshits A. V., Filippenko N. G., Popov S. I. Ustroystvo diagnostiki detaley iz poliamid-nykh materialov [Diagnostic device for parts made of polyamide materials]. Patent RF, no. 2013115531/28, 2013.
- Surzhikov A. P., Pritulov A. M., Gyngazov S. A., Lysenko E. N., Shabardin R. S. Sposob izmereniya mak-simal'noy temperatury ob "yekta pri nagrevanii yego oblu-cheniyem elektronnym puchkom [The method of measuring the maximum temperature of an object when it is heated by irradiation with an electron beam]. Patent RF, no. 2168156, 1999.
- Kalinchev E. L., Sokovtseva M. B. Vybor plast-mass dlya izgotovleniya i ekspluatatsii izdeliy. Spravoch-noye izdaniye [The choice of plastics for the manufacture and operation of products. Reference edition]. Leningrad, Khimiya Publ., 1987, 416 p.
- GOST 10589-87 Polyamide 610 injection molding. Technical conditions Technology Information Center Russian State Library. Available at: http // www.rsl.ru (accessed 08.04.2020).
- Bychkovsky V. S., Filippenko N. G., Bakanin D. V., Kuraitis A. S. [Investigation of the temperature change of a polymer sample during high-frequency heating depending on changes in body volume and the effect of convection]. Molodaya nauka Sibiri. 2018, Vol. 1, No. 1, P. 56-63 (In Russ.).
- Palymsky I. B. Chislennoye modelirovaniye slozhnykh rezhimov konvektsii Releya-Benara. Mekhanika zhidkosti, gaza i plazmy. Dokt. Diss. [Numerical modeling of complex Rayleigh-Benard convection modes. Mechanics of fluid, gas and plasma. Doct. Diss.]. Novosibirsk, 2011, 206 p.
- Butorin D. V., Filippenko N. G., Filatova S. N., Livshits A. V., Kargapoltsev S. K. [Development of a method for determining structural transformations in polymeric materials]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie. 2015, Vol. 48, No. 4, P. 80-86 (In Russ.).
- Shastin V. I., Kargapoltcev S. K., Gozbenko V. E., Livshits A. V., Filippenko N. G. Results of the complex studies of microstructural, physical and mechanical properties of engineering materials using innovative methods. International Journal of Applied Engineering Research. 2017, Vol. 12, No. 24, P. 15269-15272.
- Zaydel' A. N. Pogreshnosti izmereniy fizicheskikh velichin. Uchebnik [Errors of measurements of physical quantities. Textbook]. Leningrad, Nauka Publ., 1985, 112 p.
- Gebkhart B., Dzhaluriya I., Makhadzhan R., Sammakiya B. Svobodnokonvektivnyye techeniya, teplo- i massoobmen [Free convective flows, heat and mass transfer]. Moscow, Mir Publ., 1991, 678 p.
- Bryukhanov O. N., Shevchenko S. N. Teplomas-soobmen. [Heat and mass transfer]. Moscow, INFRA-M Publ., 2013, 446 p.
- Tsvetkov F. F. Teplomassoobmen [Heat and mass transfer]. Moscow, MEI Publ., 2011, 562 p.
- Alexandrov A. A., Livshits A. V., Filippenko N. G., Popov S. I., Filatova S. N Ustroystvo dlya opredeleniya koeffitsiyentov teplootdachi [Device for determining heat transfer coefficients].. Patent RF, no. 2014154288/28, 2014.
