Методика расчета и анализ исходных данных

Физическая модель процесса обработки лазерным импульсом однородных материалов при использовании модели полубесконечного твердого тела определяется рядом параметров [4]:

- радиусом лазерного пятна – r, [м],

- длительностью импульса лазерного воздействия - ti , [с],

- энергией импульса - I, [Дж],

- мощностью лазерного воздействия Р, [Вт],

- плотностью мощности лазерного воздействия методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru , [Вт/м2],

Дополнительно должны быть учтены:

- размеры детали – D´W´H, [м] (длина, ширина, высота),

- температуропроводность материала: методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru , [м/c2],

где l - теплопроводность [Вт/м×K],

с - теплоемкость [Дж/кг×ОС],

r - плотность [кг/м3],

- расстояние, на которое распространяется тепловой фронт, по поверхности или вглубь материала за время действия лазерного импульса: методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru , [м],

- скорость распространения теплового фронта: методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru , [м/с] в материале детали за время действия импульса.

При проведении расчетов следует помнить, что теплофизические характеристики материалов изменяются при варьировании температуры [5-8].

Моделирование тепловых процессов в основном предполагает определение следующих параметров обработки:

- температуры нагрева как функции координат в любой момент времени t£ti по формуле:

методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru , (1)

где функция ierfc(x) представляет собой интеграл от функции интеграла вероятности: методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru

- температуры охлаждения после окончания импульса как функции координат в любой момент времени t³ti по формуле:

методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru (2)

- скорости нагрева VН = dT/dt как функции координат в любой момент времени t£ti, путем дифференцирования по t соотношения (1):

методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru , (3)

где методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru

- скорости охлаждения VО = dT/dt как функции координат в любой момент времени t³ti, путем дифференцирования по t соотношения (2). В частности, на поверхности изделия (Z=0) выражение имеет вид:

методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru (4)

- температурного градиента как функции координат в любой момент времени t£ti по формуле:

методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru (5)

- скорости нагрева в центре пятна в любой момент времени t£ti по формуле:

методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru (6)

- скорости охлаждения в центре пятна в любой момент времени t³ti по формуле:



методика расчета и анализ исходных данных - student2.ru (7)

ОБЩАЯ БЛОК-СХЕМА РАСЧЕТНОЙ ПРОГРАММЫ

Блок-схема программы представляет собой структурный план, в соответствии с которым будет осуществляться расчет поставленных в лабораторном задании параметров (распределение температуры, определение глубины закалки, нахождение скоростей нагрева или охлаждения при обработке КПЭ). Решение каждого пункта осуществлено в набранных в MathCAD шаблонах переменных и их зависимостей, предоставляемых студенту для работы.

Наши рекомендации