Программная система математического моделирования процесса электронно-лучевой сварки

Автор: Мурыгин А.В., Тынченко В.С., Курашкин С.О., Бочаров А.Н., Петренко В.Е.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление

Статья в выпуске: 2 т.22, 2021 года.

Бесплатный доступ

В рамках настоящего исследования предложена программная система моделирования распределения температурного поля в установившемся режиме процесса электронно-лучевой сварки тонкостенных конструкций аэрокосмического назначения. Целью создания такой программной системы является повышение качества управления процессом электронно-лучевой сварки и, соответственно, снижение количества дефектов в сварных соединения тонкостенных конструкций. Программная система имеет модельную структуру и реализует предложенные ранее авторами модели распределения энергии. В качестве средств реализации программы были выбраны системы управления базами данных MySQL и программирования Embarcadero RAD Studio. Центральным звеном системы выступает база данных, позволяющая хранить и обрабатывать информацию как по математическому моделированию, так и по результатам имитационных и натурных экспериментов. В статье описана структура разработанной программной системы, а также представлены алгоритмы работы ее составных модулей. Система предоставляет пользователю возможность не только проводить моделирование по заданным технологическим параметрам (скорость сварки, ускоряющее напряжение, ток пучка, граничные условия, время моделирования, материал изделия), но и визуализировать результаты и сохранять их в единой базе данных. Применение предложенной системы позволяет не только минимизировать затраты предприятия на отработку технологических параметров установившегося режима для процесса электронно-лучевой сварки, но и создать гибкую информационную базу для сбора экспериментальной информации с целью дальнейшей автоматизации и интеллектуализации технологического процесса создания неразъемных соединений в рамках Индустрии 4.0.

Еще

Электронно-лучевая сварка, моделирование, технологические параметры, программа, оптимизация, распределение энергии

Короткий адрес: https://sciup.org/148322027

IDR: 148322027 | DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-2-261-274

Список литературы Программная система математического моделирования процесса электронно-лучевой сварки

Yunlian Q., Ju D., Quan H., Liying Z. Electron beam welding, laser beam welding and gas tungsten arc welding of titanium sheet // Materials Science and Engineering A. 2000. Vol. 280, No. 1. P.177-181.
Саломатова Е. С. Электронно-лучевая сварка - от изобретения до наших дней // Вестник Пермского нац. исслед. политехнич. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2013. № 1. С. 74-87.
Пермяков Г. Л., Ольшанская Т. В., Беленький В. Я., Трушников Д. Н. Моделирование электронно-лучевой сварки для определения параметров сварных соединений разнородных материалов // Вестник Пермского нац. исслед. политехнич. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2013. № 4. С. 48-58.
Шаронов Н. И. Применение электронно-лучевой сварки в турбостроении // Науч.-технич. ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2010. № 3 (106). С. 170-175.
Denlinger E. R. Thermo-mechanical modeling of large electron beam builds // Thermo-Mechanical Modeling of Additive Manufacturing. - Butterworth-Heinemann. 2018. Vol. 150, No. 2. P.167-181.
Raj R. A., Anand M. D. Modeling and prediction of mechanical strength in electron beam welded dissimilar metal joints of stainless steel 304 and copper using grey relation analysis // Int. J. Eng. Technol. 2018. Vol. 7, No. 1. P. 198-201.
Ластовиря В. Н., Новокрещенов В. В., Родякина Р. В. Использование электронно-лучевой сварки для создания термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) из монокристаллов вольфрама // Глобальная ядерная безопасность. 2015. № 3 (16). С. 27-35.
Chowdhury S., Yadaiah N., Khan S. M., Ozah R., Das B., Muralidhar M. A perspective review on experimental investigation and numerical modeling of electron beam welding process // Materials Today: Proceedings. 2018. Vol. 5, No. 2. P. 4811-4817.
Wang J., Hu R., Chen X., Pang S. Modeling fluid dynamics of vapor plume in transient keyhole during vacuum electron beam welding // Vacuum. 2018. Vol. 157, No. 1. P. 277-290.
Младенов Г., Колева Е., Беленький В. Я., Трушников Д. Н. Моделирование и оптимизация электронно-лучевой сварки сталей // Вестник Пермского нац. исслед. политехнич. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2014. Т. 16. № 4. С. 7-21.
Kanigalpula P. K. C., Jaypuria S., Pratihar D. K., Jha M. N. Experimental investigations, input-output modeling, and optimization of spiking phenomenon in electron beam welding of ETP copper plates // Measurement. 2018. Vol. 129, No. 1. P. 302-318.
Luo M., Hu R., Liu T., Wu B., Pang S. Optimization possibility of beam scanning for electron beam welding: Physics understanding and parameters selection criteria // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2018. Vol. 127, No. 1. P. 1313-1326.
Беленький В. Я., Трушников Д. Н., Пискунов А. Л., Лялин А. Н. Динамическая модель электронно-лучевой сварки со сквозным проплавлением // Вестник Пермского нац. исслед. политехнич. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2011. Т. 13. № 3 (5). С. 72-84.
Das D., Pratihar D. K., Roy G. G. Cooling rate predictions and its correlation with grain characteristics during electron beam welding of stainless steel // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 97, No. 5-8. P. 2241-2254.
Tadano S., Hino T., Nakatani Y. A modeling study of stress and strain formation induced during melting process in powder-bed electron beam melting for Ni superalloy // Journal of Materials Processing Technology. 2018. Vol. 257, No. 1. P. 163-169.
Саломатова Е. С., Трушников Д. Н., Цаплин А. И. Моделирование процессов испарения при электронно-лучевой сварке с динамическим позиционированием электронного пучка // Известия Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2015. № 6-2. С. 124-133.
W^glowski M. S., Blacha S., Phillips A. Electron beam welding-Techniques and trendsReview // Vacuum. 2016. Vol. 130, No. 1. P. 72-92.
Trushnikov D. N., Belenki'y V. Y., Mladenov G. M., Portnov N. S. Secondary Emission signal for weld formation monitoring and control in eletron beam welding (EBW) // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2012. Vol. 43, No. 10. P. 892-897.
Ольшанская Т. В., Федосеева Е. М., Колева Е. Г. Построение тепловых моделей при электронно-лучевой сварке методом функций Грина // Вестник Пермского нац. исслед. политехнич. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2017. Т. 19, № 3. С. 49-74.
Трушников Д. Н., Беленький В. Я. Исследование формирования сигнала вторичного тока в плазме при электронно-лучевой сварке с осцилляцией электронного пучка // Сварочное производство. 2012. № 11. С. 9-13.
Nishimura F., Nakamura H., Takahashi H., Takamoto T. Development of a new investment for high-frequency induction soldering // Dental materials journal. 1992. Vol. 11, No. 1. P. 59-69.
Wang D., Wang S., Zhang W. Numerical Simulation and Experimental Investigation on Ti70 Titanium Alloy Electron-Beam-Welded Joint // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2020. Vol. 73, No. 9. P. 2361-2369.
Lanin V. L., Sergachev I. I. Induction devices for assembly soldering in electronics //Surface engineering and applied electrochemistry. 2012. Vol. 48, No. 4. P. 384-388.
Moghaddam M., Mojallali H. Neural network based modeling and predictive position control of traveling wave ultrasonic motor using chaotic genetic algorithm // International Review on Modelling and Simulations. 2013. Vol. 6, No. 2. P. 370-379.
Коновалов А. В. Теория сварочных процессов. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2007. 752 с.
MySQL [Электронный ресурс]. URL: https://www.mysql.com/ (дата обращения 01.05.2021).
MySQL для больших данных / Ш. Чаллавала, Дж. Лакхатария, Ч. Мехта, К. Патель. М. : ДМК Пресс, 2018. 226 с.

Еще

Статья научная