Компьютерные технологии в проектировании. Курсовая работа по дисциплине Компьютерные технологии в проектировании
 Скачать 320.2 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет» Интернет-институт ТулГУ
КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине Компьютерные технологии в проектировании
Тула 2022 1 Исходные данные Технологические требования Толщина слоя под закалку: δ = 1 мм Температура поверхности изделия в конце нагрева: tкон = 750 ± 20 °C Перепад температур в слое под закалку: Δt ≤ 100 °C Перепад температур по поверхности нагреваемого участка: Δt ≤ 150 °C Время нагрева: τнагр≤ 25 с. Режим нагрева: «по теплопроводности». Вариант 2, подвариант 9  Рис. 1. Общий вид нагреваемой заготовки Таблица 1 – Геометрические размеры заготовки
2 Порядок выполнения расчета 1. Начинаем выполнение расчета с составления файла модели (Inductor.mod) – данный файл является общим для всех файлов задач на каждом из шагов расчета. Для заданной поверхности нагрева геометрическая модель показана на рис. 2.  Рис. 2. Геометрическая модель индуктора и поверхности нагрева заготовки В зоне нагрева выделим несколько слоев, в которых будем изменять тепловые и электрические свойства материалов с изменением температуры. 2. Для каждого из этапов расчета создаем файлы задач и связываем их между собой. Так, для моделирования магнитного поля переменных токов создаем задачу Inductor.pbm. Параметры настройки этой задачи показаны на рис. 3. На рис. 4 показаны свойства задачи расчета температурного поля – Inductor_TP.pbm. Данная задача получает данные о мощности тепловыделения из задачи расчета вихревых токов. Для решения задачи нестационарной передачи создаем задачу Elcut – Inductor_NT.pbm. Свойства данной задачи приведены на рис. 5.  Рис. 3  Рис. 4  Рис. 5. 4. Проводим пробный электромагнитный расчет и находим средние напряженности поля в слоях металла. Распределение напряженностей приведено на рис. 6.  Рис. 6. По полученным значениям напряженности электромагнитного поля в слоях металла определяем их магнитные проницаемости и производим повторный расчет. На первом шаге расчета удельные электропроводности слоев принимаются равными друг другу. 4. Производим расчет электромагнитного поля с уточненными значениями магнитной проницаемости слоев нагреваемого металла (рис. 7)   Рис. 7 5. Передаем полученные данные в задачу нестационарной проводимости. Определяем среднюю мощность тепловыделения в нагреваемом металле и в индукторе. 6. Производим расчет нестационарной теплопередачи на первом шаге. Для корректного выполнения расчета необходимо получить картину распределения начальных температур в моделируемой области. Для этого создаем и связываем с задачей нестационарной теплопередачи задачу вычисления поля температур (тип данных – температурное поле). До этого мы предварительно организовали связь с задачей магнитного поля переменных токов, в которой производим вычисление мощности тепловыделения в слоях металла Таблица 2 – Таблица свойств
 Рис. 8. Пример решения задачи теплопередачи на первом шаге расчета 3 Обработка результатов расчета На основании сведенных в табл. 2 результатов моделирования построим графики распределения температур по слоям нагреваемого материала (рис. 9)  Рис. 9. График распределения температур вглубь заготовки Заключение В ходе выполнения работы была выполнена связанная задача расчета параметров индукционного нагрева. Полученные результаты показали, что технологический режим (перепад температур) выполняется. Мощность рассеяния получена приблизительно равной нулю, что связано с упрощением, принятым при моделировании (теплопроводностью воздуха пренебрегали). Получены навыки решения задач двухмерного моделирования методом конечных элементов в среде Elcut 5.1 Professional. Список литературы 1. ELCUT. Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Версия5.5. Руководство пользователя. СПб. : Производственный кооператив ТОР, 2007. 298 с. 2. Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение / Г. И. Бабат. Л. : Энергия, 1965. 522 с. 3. ELCUT. Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Версия 5.5. Руководство пользователя. СПб. : Производственный кооператив ТОР, 2007. 298 с. |