Модельное исследование контактного нагрева волокнистых заготовок, получаемых методом волоконной технологии, при изготовлении изделий из термопластичных композиционных материалов
Основной целью диссертации является создание физико-математической модели процесса нагрева волокнистых заготовок в рамках ТП изготовления изделий из текстильных полуфабрикатов, получаемых методом волоконной технологии, с регулярным и нерегулярным расположением волокон как объекта исследований, методик и алгоритмов расчета параметров процесса нагрева и на их основе — программного комплекса для… Читать ещё >
Содержание
- Список основных сокращений
- Список основных условных обозначений
Глава 1. Литературный обзор существующих подходов к описанию контактного нагрева волокнистых заготовок.
1.1. Характеристика предметной области и особенности нагрева волокнистых заготовок ТКМ.
1.2. Анализ существующих подходов к определению теплофизических параметров процесса нагрева.
1.3. Постановка задач исследования.
Глава 2. Физико-математическое моделирование процесса нагрева волокнистых заготовок термопластичных композиционных материалов.
2.1. Геометрическая модель волокнистого полуфабриката с регулярной структурой.
2.2. Геометрическая модель волокнистого полуфабриката с нерегулярной структурой.
2.3. Физическая модель распространения тепла в волокнистой заготовке ТКМ регулярной структуры.
2.4. Физическая модель распространения тепла в волокнистой заготовке ТКМ нерегулярной структуры.
2.5. Связь геометрической модели полуфабриката и физической модели распространения тепла в волокнистой заготовке ТКМ.
2.6. Постановка краевых задач и решение дифференциального уравнения теплопроводности при нагреве волокнистой заготовки ТКМ.
Глава 3. Модельные и экспериментальные исследования процесса нагрева волокнистых заготовок ТКМ.
3.1. Выбор полуфабрикатов для модельных и экспериментальных исследований.
3.2. Модельные исследования процесса нагрева волокнистых заготовок ТКМ.
3.3. Экспериментальные исследования процесса нагрева волокнистых заготовок ТКМ.
3.4. Обсуждение результатов модельных и экспериментальных исследований.
Глава 4. Разработка комплекса прикладного программного обеспечения и апробация результатов исследований.
4.1. Обобщенная методика и алгоритм расчета параметров процесса нагрева.
4.2. Практическая апробация компьютерного моделирования процесса нагрева волокнистых заготовок ТКМ.
Список литературы
- Промышленные полимерные композиционные материалы. Пер. с англ. / Под ред. М. Ричардсона. М.: Химия, 1980. — 472 с.
- Липатов Ю.С. // Полимерные композиционные материалы / Весник АН УССР. 1976. -№ 6. — С. 30 — 40.
- Головкин ГС, Шибанов А. К. Армирование термопластов непрерывными волокнами // Пластические массы. 1978. — № 11. — С. 38−39.
- Nigois D. Weaving engineering fabrics // Text. Soi., 1975. — Vol. 139. -№ 2. — P. 88. л
- Golovkin G.S., Dmitrenko V.P. «Fiber technology» for manufacturing thermoplastic composite articles // Moscow International Composites Conference, 1990. London, New York: Elsevier Applied Science, 1991. -P. 691 — 699.
- Волоконная технология переработки термопластичных композиционных материалов / Головкин ГС, Гончаренко В. А., Дмитренко В. П. и др.- Под ред. ГС Головкина. М.: Изд-во МАИ, 1993. — 232 с.
- Головкин Г. С Совмеидение волокнистых наполнителе!?! с термопластичными связующими: обзор // Пластические массы. 1984 -№ 12.-С. 23−26.
- Головкин Г. С, Дмитренко В. П. Ориентированный пластик на основе волокна фенилон // Пластические массы. 1981. — № 6. — С. 62 — 63.
- Дмитренко В.П., Головкин Г. С. Композиционные материалы с матрицами из термопластичных волокон // Пластические массы. -1 990.-№ 1 2.-С. 3−6.
- Дмитренко В.П. Способ совершенствования свойств анизотропноармированых термопластов // Тез. докл. V Всесоюз. конф. по композиционным материалам. М.: МГУ. — 1981. — Вып. 2. — С. 128 -130.
- Головкин Г. С. и др. Совершенствование тканых полуфабрикатов для производства термопластичных органоволокнитов // Химическая технология. 1981. — № 6. — С. 9 — 12.
- Виноградов В.М. и др. Пути снижения длительности освоения производства изделий из термореактивных и термопластичных препрегов // Научно-технич. Достижения в области наполненных пластиков, применяемых в машиностроении. М.:МДНТП, 1987. — С. 1 14−1 17.
- Дмитренко В.П. Разработка и исследование технологии производства изделий авиационного назначения из термопластов анизотропно армированных непрерывными волокнами: Автореф. дис. к-та техн. наук. -М.: 1 983.-270 с.
- Головкин Г. С, Дмитренко В. П., Глазунова O.A., Гончаренко В. А. Совершенствование тканых полуфабрикатов (препрегов) для производства термопластичных органоволокнитов // Химическая технология. 1 981 .-№ 6. — С. 9 — 11.
- Переработка термопластичного органоволокнита на основе тканого полуфабриката в детали легконагруженных конструкций самолетов / Кабешов В. Т., Рыбкина Е. Г., Мавлянова Т. Д. и др. // Авиационная промышленность. 1984. — Приложение № 1. — С. 17 — 20.
- Термопласты, армированные непрерывным стекловолокном / Шорохов В. М., Новикова O.A., Липатов Ю. С., Безрук Л. И. // Пластические массы. 1981. — № 6. — С. 29 — 30.
- Разработка ткани ТОПАФ / Степанов и др. // Совершенствование техники и технологии ткацкого производства. Иваново, ИХТИ, — 1983.- С. 46 50.
- Дмитренко В.П. и др. Ориентированные препреги для производства термопластичных органоволокнитов // Тез. докл. V Всесоюз. конф. По композиционным материалам. М.: МГУ. — 1981. — Вып. 2. — С. 131 -133.
- Тростянская Е.Б. и др. Деформирование термопластов энергией импульсного поля // Пластические массы. 1985. — № 7. — С. 37.
- Дмитренко В.П., Салиенко Н. В. Штамповка в волоконной технологии переработки термопластичных ПКМ. М.: МДНТП, 1987. С. 104 — 108.
- Ноздрина Л.В., Корогкова В. И., Бейдер Э. Я. Термопластичные полимеры для конструкционных композиционных материалов (обзор) // Технология. Сер. Конструкции из композиционных материалов. 1991.- Вып. 1. С. 3 — 10.
- Клириков А.Г. Применение композиционных материалов на термопластичных матрицах в отечественной авиапромышленности и за рубежом //Авиационная промышленность. 1988. — № 12. — С. 50 -53.
- Бейдер Э.Я., Перов Б. В. Композиционные материалы на основе термопластичной матрицы // Авиационная промышленность. 1990. -№ 1.-0.8−15.
- A.c. 1 692 863 (РФ). Волокнистый полуфабрикат. МКИ’л В 29 D 3/02.
- A.c. 1 641 910 (РФ). Тканый препрег. МКИ’л В 29 D 3/02.
- A.C. 1 552 701 (РФ). Техническая ткань. МКИ"* D 03 D 15/00.
- A.c. 1 731 208 (РФ). Полуфабрикат для приемных гильз протезов. МКИ"л, А 61 F 2/60.
- A.c. 1 505 090 (РФ). Техническая ткань. МКИЛ D 03 D 15/00.
- A.c. 1 419 203 (РФ). Препрег из ткани. МКИ"* D 03 D 3/02.
- A.c. 1 047 230 (РФ). Препрег из ткани. МКИ’л D 03 D 15/00.
- A.c. 972 884 (РФ). Препрег из ткани. МКИ D 03 D 15/00- С 08 J 5/06.
- A.c. 906 165 (РФ). Полимер-полимерный композиционный материал. МКИЛ с 08 Z 5/06- С 08 L 23/06.
- A.c. 904 310 (РФ). Полимерная композиция. МКИ’л С 08 L 77/02- С 08 L 77/10- С 09 К 3/28.
- A.c. 900 625 (РФ). Полимер-полимерный композиционный материал. МКИЛ с 08 L 27/06.
- A.c. 900 616 (РФ). Полимер-полимерный композиционный материал. МКИЛ с 08 Z 5/06- С 08 L 27/16.
- A.c. 896 949 (РФ). Препрег. МКИ’л D 03 D 15/00- С 08 Z 5/06.
- A.c. 867 018 (РФ). Полимерная композиция. МКИ’л С 08 L 77/00- С 08 К 7/02.
- A.c. 803 433 (РФ). Полимер-полимерный композиционный материал. МКИЛ с 08 W 23/06.
- A.c. 780 493 (РФ). Полимерный композиционный материал. МКИ"* С 08 L 23/06- С 08 L 25/06.
- Пат. № 2 001 771 (РФ). Способ изготовления изделий переменного сечения. МКИ В 29 С 43/20.
- A.c. 1 623 871 (РФ). Способ изготовления изделий из армированных пластиков. МКИЛ в 32 В 27/02.
- А.с. 981 004 (РФ). Способ изготовления армированных изделий. МКИЛ В 29 G 1/00- В 29 D 23/12.
- А.с. 961 267 (РФ). Способ изготовления армированных изделий. МКИЛ В 29 D 23/12.
- А.с. 954 398 (РФ). Способ изготовления изделий из армированных термопластов. МКИЛ С 08 J 5/04- В 32 В 27/02- В 32 В 31/22.
- А.с. 696 072 (РФ). Способ изготовления волокнитов. МКИ"* D 04 Н 3/14.
- Шорохов В.М., Шевляков А. С. Новая технология получения изделий из термопластов, армированных непрерывным волокном // Химическая технология. 1979. — № 5. — С. 18 — 21.
- Васильков Ю.В., Романов А. В. Термообработка текстильных изделий технического назначения. М.: Легпромбытиздат, 1990. — 208 с.
- Характеристики капиллярно-пористых материалов: Учеб. Пособие для вузов / Вишенский С. А., Каштан B.C., Коновал В. П. и др. Киев: Высшая школа, 1988. — 168 с.
- Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1978. — 480 с.
- Maxwell J. А treatise on electricity and magnetism. Vol. 1. London: Oxford University Press, 1891, 280 p.
- Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Физматгиз, 1962, 456 с.
- Burgers Н. Thermal conductivity of disperse materials // Phys. Zs. -1919. -H. 2 0.-S. 73−75.
- Fricke H. A mathematical treatment of the electric conductivity and capacity of disperse systems // Phys. Rev. 1924. — Vol. 24. — P. 575 -587.
- Bruggeman D. Berechnung verschiedener physikalischer Konstanten von heterogen Substanzen //Ann. Der Phys. 1953. — H. 24. — S. 635.
- Lichtenecker K. Zur Widerstandsberechung mischkristallfreier Legierungen // Physikalische Zeittschrift. 1909. — S. 384.
- Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. М.: Мир, 1968. — 464 с.
- De Vries D. The thermal conductivity of porous materials. Paris: Inst. Int. Frold, 1 955.-376 p.
- Теплоиспользующие установки в текстильной промышленности: Учеб. для вузов / Ганин Е. А., Корнеев С. Д., Корнюхин И. Г., Щербаков В. И. -М.: Легпромбытиздат, 1989. 392 с.
- Krischer О. Thermal conductivity of plated systems // Gesund. Ing. 1934. — H. 33, — S. 240.
- Богомолов B.3., Чудновский А. Ф. Теплопередача в дисперсном теле // Труды Агрофизического института. Вып. 3. — 1941. — С. 4 — 27.
- Кауфман Б.Н. Теплопроводность строительных материалов. М.: Госстройиздат, 1955. — 160 с.
- Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. Л.: Энергия, 1974. -264 с.
- Poltz Н. Die Warmeleitfahigkeit von FlQssigkeiten // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1965. — № 4. — P. 609 — 620.
- Larkin В., Churchill W. Heat Transfer by Radiation through porous insulations //A. I. Ch. E.-journal. 1960. — № 1. — P. 71 — 78.
- Verschoor J., Greebler P. Heat transfer by gas conduction and radiation in Fibrous insulations // Transarctions of the ASME. 1952. — № 6. — P. 961 -968.
- Карлсроу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1 964.-488 с.
- Ван Фо Фы Г. А. Расчеты и конструирование изделий из стеклопластиков // Механика полимеров. 1968. — № 4. — С. 749.
- Шленский О.Ф. Тепловые свойства стеклопластиков. М.: Химия, 1 973.-224 с.
- Дедюхин В.Г., Ставров В. П. Прессованные стеклопластики. М.: Химия, 1 976.-272 с.
- Головкин ГС, Дмитренко В. П. Волоконная технология переработки композиционных пластиков в изделия // Технология. Сер. Конструкции из композиционных материалов. 1989. — Вып. 1. — С. 26 — 41.
- Гуль В.Е., Акутин М.С Основы переработки пластмасс. М.: Химия, 1 985.-400 а
- Армирующие химические волокна для композиционных материалов / Кудрявцев Г. И., Варшавский В. Я., Щетинин A.M., Казаков М.Е.- Под ред. акад. Г. И. Кудрявцева.- М: Химия, 1992. 236 с.
- Дмитренко В.П., Тен Л.В., Болотников Ю. Н. Математическое моделирование процесса межвалковой переработки термопластичных композитов // Науч. тр. МАТИ-РГТУ им. К. Э. Циолковского. М.: Изд-во «ЛАТМЭС», 1998. — Вып.1 (73). — С. 94 — 99.
- Muzzy J., Norpoth L., Varughese В. Characterization of thermoplastic composites for processing // SAMPE Journal. 1989. — Vol. 25. — № 1. — P. 23 — 29.
- Басов. Н.И., Казанков Ю. В., Любартович В. А. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов. М.: Химия, 1986. — 488 с.
- Брагинский В.А. Прессование (библиотечка рабочего по переработке полимерных материалов). Л.: Химия, 1979. — 176 с.
- Цыплаков О. Г. Конструирование изделий из композиционных материалов. Л.: Машиностроение, 1988. — 584 с.
- Бершев E.H. Нетканые текстильные полотна: Справ, пособие. М.: Легпромбытиздат, 1987. -400 с.
- Шорин С.Н. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1964. — 492 с.
- Недужий И.А., Вишенский CA. Об анизотропии теплопроводности поликапроамидного волокна различной степени вытяжки // Сб. Теплофизические свойства полимерных материалов и тепломассообменные процессы в легкой промышленности. К.: 1971.- С. 80 82.
- Панков СП. Полимерные волокнистые материалы. М.: Химия, 1986.- 224 с.
- Теплообмен и теплофизические свойства пористых материалов: Материалы Всесоюзного семинара. СО РАН Ин-т теплофизики / Под ред. A.B. Горина, Ю. А. Коваленко. Новосибирск, 1992. — 284 с.
- Гуль В.Е., Кулезнев В. Н. Структура с механические свойства полимеров: Учеб. для хим.-технолог, вузов. М.- Издательство «Лабиринт», 1994. — 367 с.
- Семчиков Ю.Д., Жильцов С. Ф., Кашаева В. Н. Введение в химию полимеров. М.: Высшая школа, 1988. — 151 с.
- Михеев М.А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1 977.-344 с.
- Воробьев В.А., Голованов В. Е., Голованова СИ. Математическое моделирование в разработке методов и средств контроля и исследования композиционных материалов. М.: Изд-во МАДИ, 1984. -210 с.
- Кутепов 0.0. Строение и проектирование тканей. М.: Легпромбытиздат, 1988. — 224 с.
- Семенов А.И., Полякова К. К. Зарубежные промышленные полимерные материалы и их компоненты. Словарь-справочник. М.: Издательство АН СССР, 1963. — 430 с.
- Бюллер К.У. Тепло- и термостойкие полимеры. Пер. с нем. Н. Р. Афанасьева и Г. Н. Цейтлина.- Под. ред. Я. С. Выгодского. М.: Химия, 1 984.- 1056 с.
- Привалко В.П. Справочник по физической химии полимеров. Киев: Наукова Думка, 1984. — 330 с.
- Соколов Л.Б. Термостойкие ароматические полиамиды. М.: Химия, 1 975.-256 с.
- Теплопроводность и другие теплофизические характеристики газов и жидкостей. Справочные данные / Варгафтик Н. Б., Филиппов Н. П., Тарзиманов A.A., Юрчак Р. П. М.: Изд-во стандартов, 1970. — 155 с.
- Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани. М.: Легкая индустрия, 1980. — 160 с.
- Соколов Г. В. Теория кручения волокнистых материалов. М.: Легкая индустрия, 1977. — 144 с.
- Фролова E.H. Исследование некоторых зависимостей термического коэффициента аккомодации: Автореф. дис. к-та техн. наук. Л.: ЛИТМО, 1 972.-23 с.
- Радушкевич Л.В. Курс статистической физики. М.: Изд-во Министерства Просвещения, 1960. — 346 с.
- Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1 966.-724 с.
- Арсенин В.Я. Методы математической физики и специальные функции. М.: Наука, 1974. — 432 с.
- Головкин Г. С, Дмитренко В. П. Устройство для изучения процессов пропитки волокнистых наполнителей пластиков. Деп. рукопись, ЦНИИТЭИ Приборостроения, № 1333 / РЖ «Химия», 1980. — Т. 19. -№ 19.-С. 24.162
- Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер и др. М.: Изд-во «Мир», 1 977.-552 с.
- Гришин В.К., Живописцев Ф. А., Иванов В. А. Математическая обработка и интерпретация физического эксперимента. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1988. — 318 с.
- Саутин С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. Л.: Химия, 1975. 48 с.
- Дмитренко В.П., Головкин Г. С., Гераськин А. И. НИОКР протезно-ортопедических изделий из термопластичных композиционных материалов // Науч. тр. / МАТИ-РГТУ М.: Изд-во «ЛАТМЭС», 1999. -Вып.2 (74). — С. 94 — 98.
- Комаров В.Г., Дмитренко В. П., Земсков М. Б. Исследование многослойной панели с обшивками из термопластичного органопластика // Технология: Сер. Конструкции из композиционных материалов. 1991. — Вып. 2. — С.30−37.
- Пат. № 2 055 723 (РФ). Многослойная панель. МКИ Е 04 С 2/20.
- Пат. № 2 029 037 (РФ). Слоистая панель. МКИ Е 04 С 2/20.
- Одолевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем //ЖТФ. 1951. — Т. 21. — Вып. 6. — С. 667 — 685.163