![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Прессование алюминиевых сплавов. Математическое моделирование и оптимизация
.pdfПри 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 |
0ф |
’ |
j Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
V |
|
I |
|
а Ф |
|
|
аф |
) |
' |
I |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
(IV-1) |
||||||||||
|
ч>„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[ |
|||
|
Л2 (ф, ф) |
|
|
|
|
|
a ln h |
|
^ d(p. |
|
|
|
|
|
||||
Г°=2 Г |
V |
/д 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 (а — ф)2 (Ь — ф) £ |
£ аи ф‘ ф; = |
|
|||
|
|
1=0 /=о |
|
|
|
= ф2 ф (а — ф)2 (Ь — 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) (р2~\-\)=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 {а — ф)2 (Ь— 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 |
‘ |
0ф |
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
[0,001—0,01].
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-
dÂ
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