Библиографическое описание:Математическое моделирование распределения энергии при вводе в материал изделия луча в процессе электронно-лучевой сварки : научное издание / С. О. Курашкин, В. С. Тынченко, А. В. Мурыгин. - Текст : непосредственный // Вестник Московского энергетического института. - 2021. - № 3. - С. 88-95. - Работа выполнена при поддержке: РФФИ, Правительства Красноярского края и Краевого фонда науки в рамках научного проекта № 19-48-240007 «Математическое и алгоритмическое обеспечение процесса электронно-лучевой сварки тонкостенных конструкций аэрокосмического назначения». - ISSN 1993-6982, DOI 10.24160/1993-6982-2021-3-88-95.
Аннотация:Моделирование процессов электронно-лучевой сварки - одна из наиболее важных частей прикладных исследований, поскольку проведение полномасштабных экспериментов является либо дорогостоящим, либо трудозатратным. Рассмотрена проблема моделирования температурных полей на этапе ввода электронного луча при сварке. Цель работы - снижение сложности настройки технологических параметров процесса электронно-лучевой сварки, а также создание и развитие более эффективных алгоритмов управления за счет замены натурных экспериментов модельными. Математический аппарат предлагаемых решений основан на теориях тепловых и сварочных процессов, на основе которых построены математические модели распределения энергии. Для практической реализации вычислений представлено алгоритмическое обеспечение, позволяющее применять математические модели в современных системах моделирования, таких как Matlab, Comsol Multiphysics, Ansys. Полученные модели для расчёта температуры на участке ввода не только дополняют комплекс существующих моделей процесса электронно-лучевой сварки, но также позволяют расширить их применение для вычисления и оптимизации процесса сварки, учитывая температуру изделия на участке ввода электронного луча. Благодаря предложенным решениям, проведен ряд численных экспериментов для изделия из титанового сплава ВТ-14 и двух изделий разной толщины из алюминиевого сплава АМг-6. Получение температурных полей, а также эффективных значений технологических параметров практически совпадает с результатами ранее проведенных натурных исследований.
Modeling of electron beam welding processes is one of the most important parts of applied research, because full-scale experimental investigations are either expensive or highly labor intensive. The problem of modeling the temperature fields at the electron beam entering stage during welding is considered. The aim of the study is to simplify the adjustment of the electron beam welding process technological parameters and to elaborate and develop more efficient control algorithms through replacing full-scale experiments by model ones. The mathematical body of the proposed solutions is constructed using the theories of thermal and welding processes, based on which the energy distribution mathematical models are developed. For practically implementing the computations, an algorithmic support is presented that allows the mathematical models to be applied in modern modeling systems, such as Matlab, Comsol Multiphysics, and Ansys. Apart from supplementing the set of existing mathematical models of the electron beam welding process, the obtained models for calculating the temperature in the beam entering area widen their application for calculating and optimizing the welding process, taking into account the workpiece temperature in the electron beam entering area. By using the proposed solutions, several numerical experiments were carried out for a workpiece made of VT-14 titanium alloy and two pieces of different thickness made of AMg-6 aluminum alloy. The obtained temperature fields and the rms values of process parameters are almost identical with the results of previously conducted full-scale studies.
