2.4. Физическое моделирование с применением пластометов.

Испытания проводят на специальных образцах и в особых условиях деформирования (температура, степень деформации, скорость деформации, скорости охлаждения и нагрева). Схемы испытаний различные: сжатие, растяжение, кручение.

Результатом таких испытаний и будет серия кривых «напряжение-деформация» при различных скоростях и температурах деформации:

Рис. 11. Кривые «напряжение-деформация»]

Полученные кривые можно загрузить в программу, работающую по алгоритму МКЭ.

Получение таких кривых далеко не единственная цель. Обычно после получения кривых проводят другую серию таких же испытаний. Отличие новой серии в том, что процесс прерывают по достижении определенной степени деформации, затем образцы закаляют, чтобы зафиксировать полученную микроструктуру. Это, естественно, делают на разных образцах вот таким образом:

Рис. 12. Проведение эксперимента для изучения эволюции микроструктуры

То есть при испытании каждого нового образца процессу позволяют идти чуть дальше, чем в предыдущем. Далее изучают микроструктуру образцов на каждом этапе деформации. Таким образом, перед глазами исследователя открывается картина эволюции микроструктуры по ходу деформации:

Рис. 13. Эволюция микроструктуры

После обработки результатов всех опытов строят модели, которые позволяют предсказывать:

микроструктуру конкретной стали или сплава при различных условиях деформации;

ход самой кривой «напряжение-деформация» при любых сочетаниях параметров деформирования.

Это очень полезно, т.к. можно провести всего несколько опытов, а потом на их основе получить одно уравнение, которое описывает широкий диапазон изменения параметров.

Конечно, все это очень кратко, и тема эта, как и все остальные, заслуживают полноценной статьи (и книги).

 

2.5. Физическое моделирование с применением теорем подобия.

Основное положение, на котором основывается применение данного метода, состоит в том, что процессы в природе протекают одинаково в подобных системах независимо от их размера. Всего таких положения три, и называются они теоремы подобия.

Испытания проводят на миниобразцах исследуемого материала с геометрически подобными размерами. Например, при моделировании прокатки, если размеры сляба составляют 2,5×1,5×0,25 м (2500×15000х250 мм), то уменьшенная копия будет бруском 250×150х 25 мм.

Как и везде, здесь есть свои нюансы. Самый простой и легко бросающийся в глаза — маленький брусок остынет быстрее, чем большой. Более подробно о методе и его применении можно узнать из работы.

Часто такие эксперименты осуществляются с привлечением планирования эксперимента, одной из целей которого является уменьшение числа опытов без существенной потери информативности. А вот при обработке результатов такого планируемого эксперимента прибегают к статистическим методам. Так что данный вид моделирования тесно связан со следующим.

 

2.6. Статистические модели

Статистические модели можно разделить на две группы: модели, которые получены из запланированного или активного эксперимента.

То есть проводящий эксперимент сам влияет на параметры. На выходе исследователь получает формулы, например, зависимости временного сопротивления от параметров обработки металлов давлением.

Модели, основанные на обработке большого массива данных, например, производственных.

Здесь «модельер» имеет в своем распоряжении кучу цифр и ему остается должным образом обработать этот массив и получить зависимости, например, установить влияние параметров прокатки на механические свойства.