Расчет значений напряжения течения металла на основе кривых упрочнения с использованием компьютерной программы

Программа предназначена для создания компьютерной базы, содержащей информацию о напряжении течения сталей и сплавов. В ней создан каталог, в котором марки сталей разделяют на три группы: конструкционные стали; инструментальные стали; нержавеющие стали. Конструкционные стали разделяют на подгруппы: конструкционные стали обыкновенного качества, нелегированные качественные, легированные, подшипниковые, а инструментальные - на подгруппы: инструментальные нелегированные углеродистые стали, легированные, быстрорежущие.

Для добавления марки стали в Каталог необходимо выполнить следующее:

Вне программы создается папка для хранения информации по каждой марке стали. Ее имя должно содержать: наименование марки стали, [литературный источник] (например, [1] - Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. - М: Металлургия, 1976. - 488 с.), номер страницы, номер рисунка.

В данную папку необходимо поместить файлы с рисунками, отредактированными в соответствии с требованиями, представленными ниже.

Используя сканированное изображение рисунка с кривыми упрочнения требуется с помощью любого графического редактора получить растровый рисунок по размерам, не превышающий прямоугольную область, имеющую 630х500 точек по горизонтали и вертикали соответственно.

Как правило, рисунок содержит несколько графиков (а, б, в ... ). Необходимо расположить их таким образом, чтобы изображение практически полностью занимало отведенное для него окно программы. Недопустим различный масштаб по горизонтали и вертикали при изменении размеров рисунка.

Подготовленный указанным образом рисунок необходимо сохранить в файл с именем Исходный рисунок.jpg

При увеличении графиков (а, б, в ...) требуется, чтобы каждый из них не превышал прямоугольную область, имеющую 750х400 точек. Полученные изображения графиков сохраняют в файлы с именами 1.bmp, 2.bmp, 3.bmp ...

Далее необходимо переместить созданную папку вместе с сохраненными в ней рисунками кривых упрочнения в папку программы Каталог и все дальнейшие действия выполнять непосредственно в программе: Файл -Каталог – <Имя созданной папки> - Исходный рисунок.jpg

Рисунок 3.1 - Окно исходной информации

Рассмотрим последовательность определения , при заданных значениях факторов . В окне, на рис.3.1, указываются единицы измерения для и , а также вид представления экспериментальной информации.

В таблицах в правой части окна задаются имеющееся на координатных осях количество значений ,их величины и маркировка. Задается также химический состав стали, если он указан. Информация сохраняется нажатием кнопки «Сохранить». Переход к следующему окну осуществляется нажатием кнопки «Далее».

На следующем этапе в окно (см. рис. 3.2) поочередно подаются рисунки, помеченные буквами а, б, в. В нем для всех узловых точек координатных осей ставятся в соответствие значения и в единицах, указанных на координатных осях, а также в единицах растрового изображения, которые определяются программно. Сначала вводится количество узловых точек на оси абсцисс. При этом с помощью переключателя поочередно выбирается каждое значение узловой точки , затем наводится курсор мыши на вертикальную линию, проходящую через соответствующую узловую точку на оси абсцисс рисунка, и выполняется щелчок левой кнопкой мыши. В результирующую таблицу автоматически заносится значение абсциссы узловой точки в единицах растрового изображения, а на самом рисунке вычерчивается вертикальная линия. Аналогичные действия выполняются и для оси ординат.

Графическая визуализация построенных линий необходима для обеспечения максимально точного совпадения построенной сетки, которая выполняется другим цветом, по отношению к цвету линии исходной координатной сетки. При необходимости указанные значения уточняют. Аналогичные действия выполняются для всех рисунков помеченных буквами а, б, в. Информация сохраняется нажатием кнопки «Сохранить». Переход к следующему рисунку осуществляется переключателем в верхней части окна. После того, как получена информация для всех рисунков, нажатием кнопки «Далее» выполняется переход к следующему окну.

На основе полученной информации для любой точки, лежащей на графике, можно определить абсциссу и ординату в растровых единицах, а затем рассчитать их в единицах, указанных на координатных осях. Для этого разработано окно программы, показанное на рис.3.3. В правом верхнем углу окна имеются переключатели для выбора текущих значений . На точку графика, соответствующую выбранным значениям факторов, необходимо навести курсор, и щелкнуть левой кнопкой "мыши". Программа вычисляет значение напряжения течения металла ( ), а после нажатия кнопки "Поместить в таблицу" заносит его в соответствующую ячейку таблицы, вид и размеры которой предопределены исходной информацией. Аналогично выполняется получение информации при всех требуемых значениях факторов.

Рисунок 3.2 - Окно построения координатной сетки

Рисунок 3.3 - Окно снятия экспериментальной информации и контрольного построения сплайн – кривых

Рисунок 3.4 - Окно расчета напряжения течения металла при требуемых значениях скорости, степени деформации и температуры на основе экспериментальной информации

Далее выполняется сплайн-интерполяция полученной информации и построение сплайн - кривых в окне рис.3.3. Цвет кривых выбирается таким образом, чтобы их было хорошо видно на фоне исходных кривых. Если ход исходной кривой упрочнения достаточно сложный, например, имеются перегибы, и сплайн - кривая неточно ложится на исходную кривую, то можно увеличить число вертикальных координатных линий, соответствующих заданным значениям . Расширив и уточнив, в случае необходимости, информацию, добиваются полного совпадения интерполяционной кривой с исходной.

Рассчитанные значения , найденные при всех возможных вариантах изменения значений факторов, предусмотренных в исходной информации (см. рис.3.3), автоматически передаются в соответствующую таблицу в окне на рис.3.4. В правой части окна рис.3.4, в соответствующие поля вводятся значения степени деформации , скорости деформации и температуры , при которых требуется определить экспериментальное значение напряжения течения металла .

Использование компьютерной программы, реализующей поэтапную сплайн-интерполяцию табличной информации [8], окна которой представлены на рис. 3.1-3.4, позволяет наиболее точно получить значения на базе экспериментальных кривых упрочнения в зависимости от требуемых значений факторов .