Простая аналитическая модель тепловых полей для разработки цифровых двойников процесса промышленной дуговой сварки
Автор: Мирзаев Джалал Аминулович, Окишев Константин Юрьевич, Мирзоев Александр Аминулаевич
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 1 т.15, 2023 года.
Бесплатный доступ
Цифровые технологии являются одним из важнейших направлений развития производственных процессов. Цифровой двойник - это виртуальное представление физического объекта, системы или процесса с использованием моделирования и других компьютеризированных цифровых технологий. Задача значительно усложняется, если нужно создать цифровых двойников для динамичных производственных процессов, таких как сварка, когда время моделирования не должно превышать нескольких секунд. В данной работе представлен метод моделирования тепловых полей при промышленной сварке в реальном времени, основанный на физике процесса. Предлагаемый метод может служить в качестве возможной технологии-кандидата для создания цифрового двойника на уровне процесса. В принятой методике используются аналитические решения задачи о распределении температуры вокруг движущегося источника тепла, представляющего собой сварной шов.
Моделирование, тепловое поле, сварной шов, цифровой двойник
Короткий адрес: https://sciup.org/147239480
IDR: 147239480 | DOI: 10.14529/mmph230109
Список литературы Простая аналитическая модель тепловых полей для разработки цифровых двойников процесса промышленной дуговой сварки
- A Review on Wire-Arc Additive Manufacturing: Typical Defects, Detection Approaches, and Multisensor Data Fusion-Based Model / X. Chen, F. Kong, Y. Fu et al. // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2021. – Vol. 117. – P. 707–727.
- Deng, D. Numerical Simulation of Temperature Field and Residual Stress in Multi-pass Welds in Stainless Steel Pipe and Comparison with Experimental Measurements / D. Deng, H. Murakawa // Comput. Mater. Sci. – 2006. – Vol. 37, Iss. 3. – P. 269–277.
- Finite Element Modeling of Welding Processes / A. Anca, A. Cardona, J. Risso, V.D. Fachinotti // Applied Mathematical Modelling. – 2011. – Vol. 35, Iss. 2. – P. 688–707.
- Influences of Latent Heat on Temperature Field, Weld Bead Dimensions and Melting Efficiency during Welding Simulation / B. Singh, P. Singhal, K.K. Saxena, R.K. Saxena // Metals and Materials International. – 2021. – Vol. 27. – P. 2848–2866.
- Rykalin, R.R. Energy Sources for Welding / R.R. Rykalin // Welding in the World. – 1974. – Vol. 12, no. 9/10. – P. 227–248. (Houdrement Lecture, International Institute of Welding, London, 1974. – P. 1–23)
- Fachinotti, V.D. Analytical Solutions of the Thermal Field Induced by Moving Double-Ellipsoidal and Double-elliptical Heat Sources in a Semi-infinite Body / V.D. Fachinotti, A.A. Anca, A. Cardona // Int. J. Numer. Meth. in Biomedical Eng. – 2011. – Vol. 27, Iss. 4. – P. 595–607.
- Semi-Analytical Solutions for the Transient Temperature Fields Induced by a Moving Heat Source in an Orthogonal Domain / T.F. Flint, J.A. Francis, M.C. Smith, A.N. Vasileiou // International Journal of Thermal Sciences. – 2018. – Vol. 123. – P. 140–150.
- Nasiri M.B. Powerful Analytical Solution to Heat Flow Problem in Welding / M.B. Nasiri, N. Enzinger // Int. J. Therm. Sci. – 2019. – Vol. 135. – P. 601–612.
- Karkhin, V.A. Calculation of Thermal Processes in Welding Thick Plates with Moving Axisym-metric Heat Sources / V.A. Karkhin, S.V. Zharkov, V.G. Mikhaylov // Weld. Int. – 2016. – Vol. 30, Iss. 9. – P. 708–711.
- Farias, R.M. Variable Profile Heat Source Models for Numerical Simulations of Arc Welding Processes / R.M. Farias, P.R.F. Teixeira, L.O. Vilarinho // International Journal of Thermal Sciences. – 2022. – Vol. 179. – Article no. 107593
- Chiocca, A. Evaluation of Heat Sources for the Simulation of the Temperature Distribution in Gas Metal Arc Welded Joints / A. Chiocca, F. Frendo, L. Bertini // Metals. – 2019. – Vol. 9, Iss. 11. – P. 1142.
- Попков, А.М. Тепловые и энергетические расчеты при электрической дуговой сварке: учеб. пособие / А.М. Попков. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. – 74 с.
- Рыкалин, Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке: учеб. пособие для машиностроит. вузов / Н.Н. Рыкалин. – М.: Машгиз, 1951. – 296 с.
- Багрянский, К.В. Теория сварочных процессов: учебник для сварочных специальностей вузов / К.В. Багрянский, З.А. Добротина, К.К. Хренов. – Киев: Вища школа, 1976. – 423 с.
- Estimation of Heat Source Model Parameters for Twin-Wire Submerged Arc Welding / A. Sharma, A.K. Chaudhary, N. Arora, B.K. Mishra // The International Journal of Advanced Manufac-turing Technology. – 2009. – Vol. 45, Iss. 11-12. – P. 1096–1103. DOI: 10.1007/s00170-009-2046-3
