Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Прессование алюминиевых сплавов. Математическое моделирование и оптимизация

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.98 Mб
Скачать

При этом построение линий тока tyn{x, у) = const и эквипотенциалей ц>т(х, y)=const осуществляется та­

ким образом, чтобы

на участке однородного течения

у шины (ф= 0) сетка

представляла собой квадраты со

Рис. 33. Схема к реализации опорного решения с помощью интегратора ЭГДА

стороной А. Можно считать, учитывая условие конформ­ ности отображения D на полосу Е (рис. 33), что сетка построена правильно, если и на участке однородного те­ чения у шины ф=1 получаются квадраты со стороной а, где а=Л Д , K = H/h.

Построение координатной сетки (ф, ф) позволяет приближенно вычислить величины кинематических пара­ метров опорного решения:

171

V =

--------- ‘ * V, = О-

ф

й ( ф , Ф ) ’ ^

 

 

'фф

 

 

 

1

д ln h (ф, ф)

 

 

 

 

 

 

 

?

 

 

 

Л2(ф,ф)

Зф

 

 

 

 

 

 

 

 

= _____ 1___

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

2(ф, ф)/

01пЛ(ф,ф)

2 .

. a in а (ф, ф)

2

I

 

 

 

 

 

 

па<ф, ф)

 

 

Н°

 

 

, а 1

j Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

I

 

а Ф

 

 

аф

)

'

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(IV-1)

 

ч>„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

Л2 (ф, ф)

 

 

 

 

 

a ln h

 

^ d(p.

 

 

 

 

 

Г°=2 Г

V

In

 

Зф

 

J

 

 

 

 

 

 

 

I

\

 

 

 

 

аф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

ft (ф, ф) 2

I

 

(ф, ф)

 

 

 

 

 

 

 

 

Во все формулы, определяющие основные кинемати­

ческие

параметры

процесса

пластического

течения

ма­

териала, входит значение коэффициента Ляме:

 

 

 

H1 = H2 --=h(ф, ф) =

|г'(а»)|.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как аналитическая функция z(w) совершает кон­

формное преобразование

области Е в область D, зна­

чения к{ер, ф)

 

приближенно

определим

из условия:

 

/г2(ф, ф) =

|z' И |2 =

S<J’i)jSw.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь

S lz’i — площадь

криволинейного

 

«квадрата»

(см. рис. 33); Sw— площадь квадрата

в области Е.

 

 

С достаточной точностью площадь S ^1

может быть

определена по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хч

 

Уч

1

 

X i+ l.i

Уі+hi

 

1

 

5 гU. I )

\_

 

 

 

 

 

1

 

X

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

хі+и

Уі+і,і

 

X ІІ+1./+1 Уі+l.I+l

1

 

 

 

 

х и + 1

Уі.1+1

1

 

./+ 1

У1.1+1

 

(IV-2)

где

(Xij,

tjij)

— координаты

узлов сетки

 

на

плоско­

сти

z ■—■снимаются

непосредственным

измерением

на

модели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повышение точности может быть достигнуто уточне­ нием метода расчета площади криволинейного квадрата S ‘z’1, например параболической интерполяцией с после­

дующим интегрированием. Другой способ уточнения за­ ключается в вычислении длин /ь /2, /3, Ц сторон криволи­ нейного квадрата и вычислении

172

U>0,01 LA 0,1

А и - О у с h(p LA

*

Х у

- Х у

LA

У у

= У у

U

-П)

Л*)

V f

r

Vi

E‘j

f < / ‘

É'i r

r (*j .

C(5J

V f

J6i

f r *

E< j- Vj.

V

1

Er

OsjsN+l

 

 

O s i s

т * і

 

 

 

 

 

___________ I________ L_

 

(Al! i + 1

j+2

(Ю (!)

A

- £

 

£

E a . ß E a a

 

л * і

fi=j-2

 

'

dint!,. :6j *Eb5qJt * bgipi

d l n h u

- g f - sb^ b^ J

*- -

Ре ш е н и е с и с т е м ы А Ь = в

Inhjj - b, *bz (Pj*b3ipl*bltVj*

Ь'ЦгиЬвУгП

I

(!)

1 * 1

J * 2

fl)

ö ~

Z

Z ln haß

Z a ß

« • f

ß * J - t

 

n i T - J

Рис. 34. Блок-схема программы «опорное решение»

173

h,i =

(/{'■ /) + liiJ) + liU) + l\ U ) ) : A.

Следующим допущением, приводящим к погрешно­

стям того же порядка, что и возникающие при вычисле­

нии hih

является центрирование

всех

переменных

[h(ер, ф ),

4х(ф, ф ), Т{ц, ф) и т. д. ]

на

полученной сетке

с квадратной ячейкой (А).

 

 

 

На рис. 34 представлена блок-схема программы реа­

лизации

опорного решения. После

ввода

исходной ин­

формации (блок 1) в случае симметричной области те­ чения она подвергается дополнению (блок 2). Далее производится нормировка исходной информации, приве­ дение ее к безразмерному виду (блок 3). Нормируются массивы координат хц, Уіj и приращения потенциала Лф, Нф. Вычисление Іпкц производится по формулам (ІѴ-2) с последующим сглаживанием. Сглаживание ве­

дется путем

параболической

аппроксимации

значений

ln haß (i—1-<а<д+1, j—2< ß< 7+ 2)

с последующим вы-

числением

 

, ,

dlnh

dlnh

 

....

 

значении

ln Л, ----,

-----

в точке

(іі). По

окончании работы программы производится формирова­ ние каталога данного варианта исходных данных на магнитной ленте и накопление информации под опреде­ ленным каталожным номером. В дальнейшем этот номер сохраняется и сопутствует исходным, промежуточным

иконечным расчетным данным во всех программах.

3.БЛОК УТОЧНЕНИЯ

ОПОРНОГО РЕШЕНИЯ1

Представим

уточняющую

функцию

тока Ч1- (ф,

ф)

в виде частичной суммы двойного ряда2:

 

 

Y (ф, ф) = Ф2 ф — ф)2 (Ь — ф) £

£ аи ф‘ ф; =

 

 

 

1=0 /=о

 

 

= ф2 ф (а — ф)2 — Ф) £

а, } і ,

 

(ІѴ-3)

 

і= 0

 

 

 

 

1 Программа уточнения опорного

решения

разработана

при

участии А. И. Мартынова.

правило суммирования по повторяю­

2 Здесь и до конца главы

щимся индексам

не используется.

 

 

 

174

где aij(üi) — варьируемые параметры, определяемые из вариационного уравнения (II-139). Множитель ф2ф(а— —ф)2 {b—ф) в выражении (ІѴ-3) обеспечивает выполне­ ние граничных условий (11-136) (см. рис. 13).

Для определения а* из (ІІ-139) получим систему уравнений порядка (рі+1) 2~\-\)=Р:

2 J J

За£

dtp d\p

г ь - і W +

+

II

За£_3ф

 

Ei

 

 

 

 

даі

= 0 .

 

(ІѴ-4)

 

 

 

Подставляя выражение (ІѴ-2) в равенства (ІІ-132), найдем:

рI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ІѴ-5)

где

 

і=0

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ln ft ' д[і_

 

 

 

 

 

 

 

 

д {О =

dfi

_

 

а ln Я ^ 3/Л

_

 

 

 

1

Зф Зф

 

\ Зф

 

д(р

 

Зф

Зф / ’

 

 

 

д і.2 )

_

1

, За/£ _З2 fj\ __ /3 In ft

dfi

__ 3 In ft

dfi \ _

(k =

ср2

2

l Зф2

Зф2

)

V Зф

Зф

 

Зф

Зф / ’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф — ф)2 — ф) fi — ф2 ф (а — ф)2 (b — ф) ф*фг,

(kt + I) ~

і-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

выражение

ЗІ12

 

,

входящее

в

(ІѴ-4), запи-

----

 

шется:

 

 

 

 

 

 

За£

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dH2

_

л

t

д£фф I t

о<

 

I

to ^^фф

I

so

д^ф4 1

да{

 

[ £W da{ ‘Г6И’

 

 

w

3a£

 

^

3a£ J

4

I5фф

i

~

ЧФ

£

«,2

3 In ft

 

3 In ft

л»)]. (ІѴ-6)

r £

Л

( 1>

4 - ?

л < 2 ) ____ L

 

\

Зф

1

'

Зф

 

 

 

, “W *

'

ъ<р4

1

ft2

 

 

 

Введем переменный коэффициент вязкости

Л= т _

и'

175

Для решения задачи методом последовательных при­ ближений положим на каждом этапе величину Л задан­ ной функцией координат. Величина Т(Н, Г, и) определя­ ется из механических испытаний, а Н для нулевого при­ ближения принимается равной Н° [см. (ІѴ-1)].

Для каждого приближения вычисляем

, kt

r p k l

1 i—1

где і — порядковый номер приближения.

При этом задача по определению коэффициентов

aij(üi) в каждом приближении сводится к решению си­ стемы линейных алгебраических уравнений:

Я*"

 

 

 

ln

 

 

4

дсц

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я.

 

(Эф

л«1)

д

hЛ(2)) dydty

 

 

 

 

+ Э Д л(—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эф

 

 

 

 

 

с матрицей коэффициентов при неизвестных:

 

Ац =

f f (Л'Д Л<Д + Л<2>Л<2>) A dtp dty

 

 

 

(IV-7)

 

я.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и матрицей — столбцом свободных членов:

 

 

Д = -

— —

+

f f Л(—

Л<Д + d- ^ A p ) d y d q .

(ІѴ-8)

 

4

дО{

 

Jя,J

\ дф

1

! Т Т

'

В соответствии с принятым числом членов в пред­

ставлении

функции Y (ср, ф)

рядом

(ІѴ-3)

значения ин­

дексов (і,

/) лежат в границах [0—Р,

0—Д].

 

Расчет (уточнение потенциального решения) считает­ ся законченным, когда в двух последовательных итера­ циях значения уточняющей функции тока отличаются на некоторую малую, заранее заданную величину. Прак­

тически этот вопрос решен введением специального кри­ терия

max |ф‘ (ф,ф) — 'Р‘~1(ф,ф) I

S =

(Т ІФ1) (ф,ф)

8.

яIJ,

\dy dip

dq> dp

 

 

Я,

 

176

Расчеты по программе реализации уточнения потен­ циальных решений показали приемлемость принятого критерия и позволили конкретизировать значение е

[0,0010,01].

Следует заметить, что с точки зрения длительности расчетов значения р\ /?2> 3 ( Р > 9) нереальны. В то

I, III— зоны однородного течения,ф »0; II — зона эффективного уточнения

же время для представления поправочной функции то­ ка (ІѴ-3) может потребоваться полином более высокой степени (характерный вид кривой на некоторой линии тока показан на рис. 35). Однако для уточняющей функ­ ции тока в зоне II (см. рис. 35) оказывается достаточ­ ным полиномом Рі= Р2= 2 , а именно поиск значений Y (ер, ф) в этой зоне является эффективным, так как зо­ ны I и III по существу являются зонами однородного те­ чения металла. В программе предусмотрено постепенное

.12-455 177

Рис. 36. Блок-схема программы уточнения опорного решения

17$

J

179

Сжатие расчетной области до совпадения ее приблизи­ тельно с зоной II.

Таким образом удается понизить необходимый мини­ мальный порядок полинома в (ІѴ-3).

Программа уточнения опорного решения разработа­ на для ЭВМ «Минск-32» на алгоритмическом языке АЛГОЛ-60 [63; 64]. Основное назначение программы, помимо определения уточняющей функции тока Y (ср, ф ),— организация стыковки программ комплекса, кото­ рая осуществлена путем обмена промежуточными и ко­ нечными расчетными данными через НМЛ «Минск-32». Блок-схема программы представлена на рис. 36. После ввода исходной информации в соответствии с номером задачи необходимая дополнительная информация счи­ тывается с магнитной ленты. Затем вычисляются вели-

чины ---- (блок 2) и начинается процесс поиска значе- dai

ний щ (блок 3).

Идея использования потенциального поля скоростей в качестве опорного решения для последующего уточне­ ния позволяет по единой методике решать не только пло­ ские, но и осесимметричные задачи. В этом случае вы­ ражения для скоростей деформаций запишутся в виде [подразумевается использование выражения для уточ­ няющей функции тока (ІѴ-3)]:

°ФФ

— Ѵ п . Л б ) ;

 

 

 

 

y h 2 — <

1

 

 

 

 

 

(= 0

 

 

 

О И

 

 

р

 

 

 

Р

 

 

фФ

- І - Ѵ Ѵ л < 3 > ;

Ѵ ѳ =

— Ѵ

а . А

< 4>,

yh2 л1

1 ’

ѳѳ

yh2 L i

1

1

 

i= 3

 

 

 

і= 0

 

(ІѴ-9)

где

 

д2 ft __ dfj_ д ln h ___dfi

d ln

h

dfi

 

d ln

у _

 

Эф Эф

Эф

Эф

 

Эф

Эф

 

Эф

 

Эф

Л<2> = =_

дЧі

,

dfi d ln h

1 dfi с>In h

dfi â

 

 

 

д(р дф

 

Эф

Эф

 

Эф

Эф

 

Эф

(

А Ф =

1 , д2 П

 

э 2 п

 

 

Э іп А

+

Jd ± .

Э ln h

 

1

2

1 Эф2

 

Эф2 ,

Эф

Эф

 

Эф

 

Эф

 

 

 

 

 

I

 

 

 

1

, т

Э іп

у

dfi

э ln у\

 

 

 

 

 

 

2

'э ф

Эф

 

Эф

Эф

)

 

 

 

 

 

 

180

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ