Национальная академия наук Беларуси



страница4/16
Дата28.11.2017
Размер3.17 Mb.
ТипТезисы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

Список литературы


  1. CFD and FEA used to improve the quenching process, USA [Electronic resource]. – Mode of access : http://www.intensivequench.com/ pdf/Modeling_the_Quenching_Process.pdf. – Date of access : 03.02.2012.

  2. Моделирование напряженно-деформированного состояния деталей в процессе эксплуатации с учетом режимов закалки / А.В. Лемзиков [и др.] // Инновационные технологии в машиностроении : материалы Междунар. науч.-техн. конф., Новополоцк, Беларусь, 19–20 окт. 2011. – Новополоцк, 2011. – С. 202–208.

УДК 004.946;621.001.63;621.001.66;621.001.24;658.512


КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ

ПАРОВОДЯНЫХ ПОТОКОВ ВНУТРИ КОРПУСА РАБОЧЕЙ

КАМЕРЫ МИКРОТУРБИНЫ
Е.Н. Звягинцева, П.П. Ткачева

Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск



e-mail: elconor1@newman.bas-net.by
Для улучшения эксплуатационных характеристик различных типов энергетических машин используется математическое моделирование
аэрогазодинамических процессов в них [1].

Рассматривается использование этого подхода для обнаружения нежелательных зон в рабочей камере микротурбины.

Средствами программного комплекса STAR CCM+ сгенерированы
объемные сетки проточных частей рабочей камеры микротурбины (по CAD-модели камеры микротурбины, построенной ООО «Промпривод»).

В вычислительном эксперименте на входной границе задавались температура 250о С и давление 1,4 МПа, а на выходной – 0,6 МПа (данные предоставлены ООО «Промпривод»).


Картина распределения скорости в проточной части корпуса


рабочей камеры микротурбины
На рисунке показано распределение скорости внутри проточных частей рабочей камеры микротурбины, из которого видно, что в первой

ступени (выделено красным кружком на рисунке) имеется вихревая зона. Наличие вихревой зоны в первой ступени приводит к возникновению паровоздушного потока, направленного в сторону, противоположную основному потоку. Это, в свою очередь, обусловливает нежелательную диссипацию кинетической энергии потока, приводящую к уменьшению КПД микротурбины. В таких зонах наблюдалось не только попятное движение, но и потеря скоростного напора потока: за счет диссипации кинетической энергии в стационарном вихре скорость v уменьшалась со ≈ 143 до 1,5 м/с.

Вместе со специалистами ООО «Промпривод» было принято решение о моделировании конструкции с попеременным поворотом каждой из трех сопловых решеток по 150, а также их полном или частичном удалении. Эти изменения не обеспечили улучшения результатов.

Было принято решение о моделировании конструкции, в которой изменяются длины сопловых решеток и их количество, а также изменении CAD-модели (уменьшении кривизны окружности на выходе поворотно-соплового канала). Результаты этих исследований будут представлены в докладе.


Список литературы
1. Компьютерное моделирование аэродинамических процессов в транспортирующих органах кормоуборочных комбайнов / А.М. Крот
[и др.] // Иформатика. – 2006. – № 3(11). – С. 80–90.

УДК 621.387.322.2.083


МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА ФИРМЫ Synopsys
Н.Л. Лагунович1, В.М. Борздов2

1ОАО «Интеграл», Минск, Беларусь

e-mail: n_dudarby@tut.by;

2Белорусский государственный университет, Минск
Разработка современных изделий микроэлектроники на сегодняшний день не обходится без моделирования технологии изготовления, прибора, схемы [1]. В настоящей работе рассматриваются различные способы моделирования процесса диффузии при помощи программного пакета для приборно-технологического моделирования фирмы Synopsys, в состав которого входят программа TSUPREM4, применяемая для моделирования технологического процесса изготовления полупроводниковых структур, и программа Medici, используемая для приборного моделирования полупроводниковых структур [2].

В ходе исследований выполнено моделирование диффузионного легирования фосфором кремниевой подложки p-типа проводимости с применением разных методов описания процесса диффузии в рамках программы Taurus TSUPREM-4. Процесс диффузии в условиях производства, как правило, выполняется двумя разными способами: 1) непосредственно из среды диффузионной печи в область кремниевой пластины; 2) в две фазы: осаждение фосфоросодержащего окисла на поверхность кремниевой пластины и разгонка фосфора из окисла, содержащего примесь. Программа Taurus TSUPREM-4 содержит команду для описания процесса диффузии из неограниченного источника. Одной из целей настоящей работы было исследование версии о том, что данная команда достаточно точно может описать оба указанных выше способа диффузионного легирования.

В процессе моделирования были использованы два метода описания режима диффузионного легирования: 1) применение одной команды, описывающей процесс легирования из неограниченного источника; 2) использование двух команд, одна из которых описывает осаждение фосфоросодержащего окисла на поверхность кремниевой пластины, а вторая – разгонку примеси из осажденного окисла вглубь пластины в среде азота и кислорода. Удельное сопротивление подложки, время диффузии фосфора, концентрация примеси фосфора на поверхности кремниевой пластины, температура, при которой проводилось диффузионное легирование, для указанных методов описания совпадали.




а)



б)

Вольт-амперные характеристики, рассчитанные для конструкции,


полученной после диффузии фосфора в кремниевую пластину с удельным
сопротивлением 0,01 Ом·см: а) с использованием фосфоросодержащего окисла;
б) без использования фосфоросодержащего окисла
По результатам моделирования установлено, что при использовании сильнолегированных подложек р-типа, удельное сопротивление которых составляет примерно 0,01 Ом∙см, напряжение стабилизации Uст структуры, полученной диффузией фосфора в два этапа, составляет ~1,5 В при плотности тока 3,2х10-7 A/мкм2, а структуры, полученной диффузией в один этап, составляет ~1,4 В при плотности тока 3,2х10-7  A/мкм2. Разница в полученных значениях напряжения стабилизации составляет 0,1 В или ~6,7 %, т. е. является несущественной. Таким образом, если при проведении моделирования не требуется особо высокая точность расчетов, можно использовать оба способа диффузии фосфора. С точки зрения временных затрат эффективнее использовать команду, описывающую диффузию из неограниченного источника с помощью одной команды, т. е. без осаждения окисла, содержащего примесь.

Из результатов моделирования, приведенных выше, следует, что в случаях, когда точность вычислений ±10 % является достаточной, разные процессы диффузионного легирования, используемые в производстве, можно описывать с применением одной и той же команды. Такое описание процесса диффузии позволяет в некоторых случаях значительно упростить и ускорить процедуру моделирования.


Список литературы
1. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов ; под ред. П. Антонетти [и др.] / пер. с англ. – М. : Радио и связь, 1988. – 496 с.

2. Synopsys: predictable success [Electronic resource]. – Mode of access : http://www.synopsys.com. – Date of access : 12.08.2012.


УДК 621.791.92.001.57
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗНОСА НАПЛАВЛЕННОГО СЛОЯ

ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ
С.Л. Леонов, М.Е. Татаркин

Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова, Барнаул, Россия

e-mail: tatarkin.maxim@gmail.com
Наплавка широко используется для изготовления, ремонта и восстановления деталей, работающих в условиях интенсивного износа. Наплавка должна обеспечивать надежное соединение покрытия с основой и толщину покрытия, достаточную для последующей механической обработки и эксплуатационного износа рабочей поверхности детали. В результате износа h изменяется относительная опорная длина профиля, которая определяется выражением
, (1)
где R – радиус валика, наплавленного на основу; by – текущее значение ширины валика.

При этом уровень y (от наружной поверхности валика в глубину) изменяется в диапазоне yb y R – h, а уровень р для наплавленной поверхности рассчитывается по формуле


, (2)
где h – величина линейного износа.

В результате моделирования получена серия кривых для различных величин износа h (рис. 1).



Рис. 1. Относительная опорная длина профиля tp в зависимости от износа
по вершинам профиля h
При постоянной силе, действующей на поверхность, скорость износа определяется зависимостью
, (3)
где К – коэффициент пропорциональности.

В соответствии с графиком на рис. 1 с увеличением износа площадь контакта S (значение tp при p = 0) увеличивается, а скорость износа dh/снижается. Площадь контакта при y = R – h пропорциональна by. Рассматривая половину ширины наплавленного валика и ее единичную длину, получаем



(4)
Подставив выражение (4) в (3), имеем дифференциальное уравнение
при начальных условиях
Аналитическое решение данного дифференциального уравнения невозможно. На рис. 2, а приведено численное решение этого уравнения при R = 5 мм и различных значениях K. Увеличение К, характеризующее рост силы, действующей на поверхность, увеличивает скорость износа и суммарный износ. В начальный момент времени h = 0 и, следовательно, скорость износа dh/ = (рис. 2). С ростом радиуса скорость износа снижается (рис. 2, б).






а)

б)

Рис. 2. Зависимость износа поверхности от времени

при разных коэффициентах К: а) R = 5 мм; б) R = 10 мм


Предложенные модели имеют открытую структуру. Их уточненные версии, алгоритмы и программное обеспечение могут служить базой для дальнейшего совершенствования технологий, направленных на повышение качества и долговечности деталей механизмов и машин.

УДК 519.6; 621.9.048.7


МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОАБРАЗИВНОГО

РЕЗАНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
А.Л. Галиновский, А.С. Проваторов, М.В. Хафизов

Московский государственный технический университет

им. Н.Э. Баумана, Россия

e-mail: m-khafizov@mail.ru
К числу универсальных и эффективных способов обработки материалов в современном машиностроении относится технология гидроабразивного резания (ГАР). Физико-технологическую основу данный технологии составляет непрерывный высокоэнегретический поток жидкости (называемый также ультраструей), играющий роль основного формообразующего инструмента.

Настоящая работа посвящена исследованию процесса ГАР на базе численных методов механики сплошной среды с использованием современного компьютерного комплекса ANSYSAUTODYN. Задача решалась в двухмерной осесимметричной (относительно OX) обратной (струя неподвижна, стенка движется) постановке в переменных Эйлера. Расчетная схема ГАР показана на рис. 1. Использованные материалы: для струи – вода, для преграды – алюминиевый сплав АМг6, для частиц абразива – карбид кремния. Диаметр струи был принят d = 0,3 мм, размер частиц абразива 0,3 мм, толщина преграды 3 мм. Было произведено несколько расчетов с различной массовой концентрацией абразива в струе воды. Для ч


Рис.1. Схема постановки задачи в системе Autodyn
истой водяной струи была принята скорость V0 = 850 м/с. Для струй с абразивом скорость была пересчитана в соответствии с законом сохранения количества движения:

где mв – масса воды, mа – масса абразива, V0 – скорость водяной струи, V1 – скорость гидроабразивной струи.

С
Рис. 2. Физическое обоснование наличия оптимальных технологических режимов гидроабразивного резания
полотно 28 физико-технологических позиций наглядно просматривается оптимум зависимости производительности ГАР от концентрации абразива, вводимого в гидрострую (рис. 2). Действительно, при слишком малом значении концентрации абразива c в рабочей жидкости (воде) режущая способность струи будет невелика, несмотря на ее достаточно большую скорость. Значительное увеличение концентрации абразива приведет к существенному торможению струи.

На рис. 3 показаны хорошо коррелирующие между собой результаты моделирования в системе AUTODYN и данные эксперимента, проведенного на гидроабразивной установке.


а)

б)

Рис. 3. Сравнение результатов моделирования (а) и данных эксперимента (б)

Данное исследование проводилось в рамках гранта Президента Российской Федерации № 16.120.11.5069-МД и грантов РФФИ
№ 12-08-00802-а и № 12-08-33022-мол_а_вед.

УДК 004.5; 621.397.42; 681.772.7


СУПЕРКОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ТРИБОЛОГИЧЕСКОГО КОНТАКТА ИЗДЕЛИЙ

ИЗ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
В.А. Овсянко1, А.И. Петровский1, С.В. Сыроежкин2

1Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск,

e-mail: 0va@tut.by;

2Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси, Минск
Атомно-силовая микроскопия является мощным инструментом, позволяющим получать информацию о топографии  высотах рельефа объекта, или определять по результатам измерений характеристики взаимодействия объектов различной физической природы. В последнем случае атомно-силовой микроскоп (АСМ) можно рассматривать как устройство (прибор) для проведения натурных испытаний нанообразцов, по результатам выполнения которых определяются характеристики рассматриваемого вида взаимодействия наноизделий. При натурных испытаниях известными являются характеристики материала нанообразца: плотность, модуль упругости, коэффициент Пуассона, предел текучести материала, касательный модуль упругости, модуль сдвига для материала зонда, размеры кантилевера и информация о топографии объекта. Значения параметров взаимодействия кантилевера с нанообразцом определяются косвенно – по величине закручивания консоли при контакте с поверхностью.

Недостатки натурных экспериментов на АСМ: невозможность использования образца после эксперимента под нагрузкой, при которой образец частично или полностью разрушается, нельзя проводить эксперименты по взаимодействию между собой двух нанообразцов.

При исследовании характеристик объектов нанометровых размеров рассматривается взаимодействие достаточно крупных макрообъединений атомов или молекул. Для моделирования поведения объектов, составляющими которых являются макрообъединения, используются универсальные программные пакеты инженерного анализа (Computer Aided Engineering – CAE-системы), которые позволяют получать значения реакций (усилий) непосредственно на контактирующих телах без применения дополнительных конструкций, а также проводить вычислительные эксперименты, которые невозможно провести при натурных испытаниях.

В докладе на примере определения значения сил и коэффициентов трения сухого трибологического контакта наноструктурированного образца и кантилевера рассматривается формирование задания для вычисления этих параметров средствами пакета LS-DYNА на суперкомпьютере:

построения геометрических и конечно-элементных моделей (КЭМ) нанообразца и кантилевера, задания и свойств составляющих частей моделируемого процесса: приложения нагрузок, условий закрепления частей модели, описания материалов нанообразцов, характеристик контактного взаимодействия.

Построение твердотельной КЭМ нанообразца осуществляется разработанной программой преобразования описания изображения (координат точек профиля поверхности), полученного на АСМ, в формат пакета LS-DYNA.

Параметры и свойства составляющих частей моделируемого процесса задаются в соответствующих командах. Например, для описания материала нанообразца используется модель упруго пластичного с кинематическим упрочнением материала LS-DYNA:
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC

$# mid ro e pr sigy etan beta

1 2.33E-24 112.4E-09 0.28 7e-09 1e-07 1.0

$# src srp fs vp

0.000 0.000 0.04 0
где mid – номер модели материала в задаче; ro – плотность материала, г/нм3; e – модуль упругости; pr – коэффициент Пуассона; sigy – предел текучести материала; etan – касательный модуль упругости;  – параметр упрочнения; src – параметр скорости деформации С для модели Купера  Саймондса; srp – параметр скорости деформации P для модели Купера  Саймондса; fs – деформация разрушения для разрушаемых элементов; vp – формулировка эффектов скорости деформации.

Результаты вычислительных экспериментов по определению характеристик контактного взаимодействия при сухом трибологическом контакте отображаются средствами постпроцессора LS-PREPOST.

По сравнению со значением коэффициента трения, полученным на АСМ ( = 0,3085), значения, определенные по данным моделирования средствами пакета LS-DYNА, отличаются на ±20 % . Также получены значения сил и коэффициентов трения при контакте двух наноструктурированных образцов. На АСМ такой эксперимент в настоящее время провести нельзя.

Работа выполнена в рамках задания 5.2.1 научно-технической программы Союзного государства «Нанотехнология-СГ».

УДК 629.33.021:004.94
ВЕРИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ
ЭЛЕМЕНТОВ ВИБРОЗАЩИТЫ

А.А. Назаренко1, Д.А. Бузановский1, В.С. Кончак2, С.В. Хитриков2, С.П. Лазакович2, Ю.И. Николаев3

1Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск;

2Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, Минск;

3ОАО «Минский завод колесных тягачей», Беларусь
Использование компьютерных динамических моделей автомобильной техники позволяет имитировать динамическое состояние и проводить оценку эксплуатационных характеристик исследуемого объекта. При этом с помощью моделей узлов и систем, которые оказывают непосредственное влияние на исследуемые характеристики, разрабатывается модель объекта в целом.

Технология моделирования динамики колебаний грузовых автомобилей изложена в работе [1]. Адекватность модели, отображающей реальный объект с некоторой точностью, можно оценить лишь после проведения сравнительных испытаний. В итоге контролируемые параметры у модели и объекта должны совпадать в пределах заданной точности. По результатам анализа сравнительных испытаний выполняется уточнение модели.

Важным этапом в разработке модели являются экспериментальные исследования как реального, так и виртуального объектов, по результатам которых определяются локальные параметры и характеристики математической модели. Выполняется этот этап на физических и виртуальных стендах. При разработке стендов необходимо соблюдать принцип максимального правдоподобия, строго следить за соответствием кинематических параметров стенда (перемещения, скорости, ускорения) режимам нагружения (величине приложенной нагрузки, направлению и точке ее приложения, временной диаграмме приложения нагрузки и т. д.).

Управление стендовым оборудованием осуществляется аппаратно-программным комплексом, который разработан и изготовлен в Республиканском компьютерном центре машиностроительного профиля Объединенного института машиностроения НАН Беларуси. Данный комплекс позволяет синхронно и независимо управлять восемью нагружающими устройствами, синхронно измерять 16 каналов реакции и дополнительно контролировать состояние объекта испытания по 128 измерительным каналам. Он установлен в исследовательском центре ОАО «Минский завод колесных тягачей» и с его помощью были проведены стендовые испытания элементов виброзащиты (амортизатора, пружины и подвески в сборе).


Сравнительный анализ результатов стендовых и виртуальных испытаний

Предмет исследования

Т0, с

ω0, рад/с

λ

β, с–1

стенд

вирт

стенд

вирт

стенд

вирт

стенд

вирт

Пружина

0,058

0,0587

108,33

107,0997

0,0976

0,0913

1,6832

1,5565

Амортизатор

0,0643

0,0587

97,666

107,1

0,1549

0,0917

2,409

1,5638

Подвеска в сборе (статика 4,5 т)

0,117

0,116

53,702

54,1654

0,112

0,0814

0,961

0,7015

Подвеска в сборе (статика 2,15 т)

0,117

0,1163

53,702

54,0102

0,118

0,0844

1,01

0,7254

После обработки результатов экспериментальных данных были получены характеристики, необходимые для верификации компьютерных моделей: собственная частота ω0, коэффициенты демпфирования λ и затухания β. Построены виртуальные модели данных элементов виброзащиты и проведены виртуальные испытания, полностью повторяющие стендовые, осуществлен сравнительный анализ результатов стендовых и виртуальных испытаний (таблица), который показал достаточно близкие значения полученных характеристик, кроме результатов испытаний амортизатора. Это объясняется наличием нелинейной зависимости силы сопротивления амортизатора от его скорости перемещения. Испытания подвески в сборе показали близкие значения характеристик, несмотря на наличие нелинейности амортизатора, которая сгладилась пружиной большой жесткости.


Каталог: event
event -> Доклад о ситуации с обеспечением прав человека в европейском союзе
event -> Разнарядка
event -> Занятие первое. Работа с файловым менеджером Total Commander
event -> Инструменты ретуши Adobe Photoshop
event -> Семинар будет проходить 27 и 28 января. Курс «Скульптура бровей»
event -> Пиганов Михаил Николаевич профессор кафедры ктэсиУ, член оргкомитета; Зеленский Владимир Анатольевич профессор кафедры ктэсиУ, отв секретарь оргкомитета. Пленарное заседание


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница