8

Міністерство освІти і науки, молоді та спорту

України

ДнІпродзержинський Державний

ТехнІЧний унІверситет

МетодиЧнІ вказІвки

до практичних занять з дисципліни

“Дослідження, моделювання та оптимізація ливарних систем”

для студентів денної та заочної форм навчання

спеціальності 6.050402

«Ливарне виробництво чорних і кольорових металів та сплавів»

Затверджено редакційно–видавничою

секцією науково-методичної ради ДДТУ

(протокол № від 20 р.)

Дніпродзержинськ

20

Розповсюдження і тиражування без офіційного дозволу Дніпродзержинського державного технічного університету заборонено.

Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Дослідження, моделювання та оптимізація ливарних систем” для студентів денної та заочної форм навчання спеціальності 6.050402 «Ливарне виробництво чорних і кольорових металів та сплавів» / О.В. Гресс, А.П. Єременко. - Дніпродзержинськ, ДДТУ, 20 . - 43 c.

Укладачі: доцент, д.т.н. Гресс О.В., доцент, к.т.н. А.П. Єременко

Відповідальний за випуск: канд. техн. наук, доцент Сігарьов М.К.

Відповідальний за випуск: к.Т.Н., доцент м.К.Сігарьов Рецензент: к.Т.Н., доцент кафедри мс в.П. Полєтаєв Затверджено

на засіданні кафедри

ливарного виробництва

(протокол №......від...............20 р.)

Наведені методичні вказівки з практичних занять дисципліни “Дослідження, моделювання та оптимізація ливарних систем”. Викладено методику застосування теорії подібності і розмірностей для знаходження критеріїв подібності процесів. методи застосування табличного процесора excel для розрахунку подетальної відомості виливків ливарного цеху, оптимального складу шихти з метою зниження витрат на виробництво виливків, методи оптимізації на ПЕОМ геометричних параметрів виробів. Дані вихідні дані для розрахунків.

ЗМІСТ

	стор.
ВСТУП	4
1 Практичне заняття 1. Застосування табличного процесорА excel для розрахунку подетальної відомості виливків ливарного цеху	6
1.1. Загальні відомості	6
1.2. Методика виконання розрахунків	6
2 Практичне заняття 2. РОЗРАХУНОК ОПТИМАЛЬНО СКЛАДУ ШИХТИ З МЕТОЮ ЗНИЖЕННЯ ВИТРАТ НА ВИРОБНИЦТВО ВИЛИВКІВ	10
2.1 Методика розрахунку	10
2.2 Приклад розрахунків	10
2.3 Введення вихідних даних у таблиці Excel	13
2.4 Пошук рішення	18
2.5 Варіанти завдань	21
3 Практичне заняття 3. Застосування теорії подібності і розмірностей для знаходження критеріїв подібності процесів	23
3.1 Загальні відомості	23
3.2 Метод нульових розмірностей	23
3.3. Вхідні дані до розрахунків	27
4 Практичне заняття 4. Оптимізіція на ПЕОМ геометричних параметрів виробів	30
4.1 Вступ у теорію оптимізації	30
4.2 Основні поняття та загальна схема рішення задач оптимізації	30
4.3 Опис чисельних методів одновимірної оптимізації	32
4.3.1 Метод дихотомії	33
4.3.2 Метод золотого перетину	34
4.3.3 Метод Фібоначчі	35
4.3.4 Метод половинного зворотного кроку	37
4.4 Вихідні дані до розрахунків	38
Список літератури	42

ВСТУП

Аналіз стану ливарного виробництва України показує, що на сьогоднішній день виробничі потужності підприємств з виробництва виливків завантажені, у середньому по країні, на 15-25%. У цих умовах між ними виникає конкурентна боротьба за одержання замовлень на виробництво лиття. Переваги одержує той, хто забезпечує високу якість виливків і пропонує продукцію за більш низькими цінами.

Загальновідомо, що зниження собівартості продукції можна досягти за рахунок впровадження сучасних технологічних процесів і передового устаткування. У зв'язку з тим, що модернізацію виробництва підприємств можна здійснювати тільки за рахунок прибутку, а більшість українських підприємств його не мають або він незначний, даний напрямок на сьогоднішній день не є актуальним.

Сучасні керівники знають: реінжиніринг і оптимізація означають не модернізацію виробництва, а саме навпаки - модернізацію самого способу ведення бізнесу. Внаслідок цього, на більшості підприємств створюються відділи маркетингу, орієнтовані на вивчення ринку металів і реалізацію оптимальної стратегії закупівлі необхідних матеріалів. Зважаючи на те, що витрати на матеріали в структурі собівартості лиття (у середньому) становлять 50% - зниження витрат по даній статті є одним з найбільш перспективних напрямків діяльності маркетологів, менеджерів і технологів.

В методичних вказівках на конкретних прикладах розкрита методика, що дозволяє майбутньому спеціалісту досить впевнено працювати з сучасним програмним забезпеченням ЕОМ, вибрати оптимальний склад шихти для виробництва сплавів чорних і кольорових металів з мінімальними витратами на закупівлю матеріалів. Методика виконання розрахунків не вимагає спеціальних програм. Розрахунки проводяться за допомогою стандартного пакета Excel компанії Microsoft, встановленого практично на кожному комп'ютері.

Одним з наймогутніших засобів пізнання навколишнього світу є моделювання. Тільки завдяки здатності відтворювати реальні об'єкти і системи в абстрактному виді і передбачати їхнє поводження у всіляких варіантах людство піднялося до значних висот, навчилося керувати до деякої міри навколишніми його явищами. Для більш ясного і глибокого розуміння суті явищ і процесів ще здавна застосовувався метод моделювання. У зародковому стані він і зараз мається у всіх диких племен. Так, навіть ритуальні танці перед майбутнім полюванням на диких тваринах носять значний елемент моделювання. Що ж стосується таких складних і малопередбачуваних процесів, як металургійне виробництво, що характеризується наявністю агресивних середовищ, запиленої, загазованої атмосфери, тут моделювання просто необхідно.

В залежності від того, яким способом забезпечується єдність моделі і оригінала, розрізняють три основних види моделей: математичні, фізичні і аналогові. На цей найбільшого розповсюдження набули фізичне і математичне моделювання. Не можна з впевненістю сказати, що той чи інший вид моделювання більш привабливий і точний, оскільки саме поняття “моделювання” включає в себе виділення для вивчення найбільш суттєвих сторін системи, що вивчається. Тому дослідники найчастіше проводять комплекс фізичного і математичного моделювання, порівнюють їх результати між собою та реальною системою, доводять таким чином адекватність моделей, а вже потім проводять дослідження і приймають рішення щодо впровадження результатів моделювання у практику.

Метод аналізу розмірностей застосовується тоді, коли невідомі рівняння, що визначають досліджуваний процес. Цей метод дозволяє обробити, а потім і узагальнити дані, отримані дослідним шляхом. Всі фізичні величини, що входять у визначальне рівняння і є істотними для досліджуваного процесу, поділяються на дві групи. До першої групи відносяться величини, розмірності яких є первинними (базовими): маса, довжина, час і температура. З таких величин не можна утворити безрозмірні комплекси. У другу групу входять величини, розмірності яких компонуються з розмірностей базових величин: площа, об’єм, швидкість, прискорення, тиск і т.д. Величини цієї групи дозволяють складати при різних комбінаціях безрозмірні комплекси – числа подоби (критерії). Зв'язок між числами фізичних параметрів першої і другої групи, що характеризують плин процесу, дозволяє встановити –теорема – складова основа теорії методу аналізу розмірностей:

сукупність із n розмірних величин, одиниці виміру яких включають k основних величин, можна перетворити без зміни інформації, що є в ній, у сукупність, що містить n-k безрозмірних величин.

Таким чином, метод аналізу розмірностей дозволяє знаходити числа подоби при відсутності математичного опису досліджуваного явища. Для цього необхідно тільки точно встановити параметри, від яких залежить дане явище. Однак слід зазначити, що для повної впевненості в справедливості результатів виконаного аналізу необхідне проведення додаткової дослідної або теоретичної перевірки. Значимість одержуваних результатів буде залежати від глибини проникнення в суть досліджуваного питання й від досвіду практичного використання теоретичних положень.

На цей час існує багато методів оптимізації, починаючи від найпростіших і аж до таких, які чекають від дослідника певної підготовки. У рамках методичних вказівок ми розглянемо лише деякі з них, причому добірка методів здійснена з урахуванням практичної застосовності до задач оптимізації в області металургії і, насамперед, ливарного виробництва.