Порядок работы программного комплекса «Сварка»

Моделирование включает такую последовательность операций (рис. 12.6):

1) шаг решения для всех границ ячеек (все тепловые потоки в течение шага принимаются постоянными и рассчитываются по состоянию на начало шага):

2) расчет мощности тепловых потоков через границу двух ячеек по формуле (12.16) и количества теплоты, проходящей через границу за шаг;

3) удаление найденного количества теплоты из ячейки по одну сторону границы и добавление в ячейку за границей;

4) расчет для всех ячеек температуры в конце шага:

5) расчет приращений количества теплоты в каждой ячейке за время шага с учетом ее поступлений через все границы ячейки по формуле (12.17); расчет приращения теплосодержания в каждой ячейке за шаг по формуле ; расчет температуры ячейки в конце шага по формуле

. (12.22)

Рис. 12.6. Моделирование тепловых процессов по явной схеме

Расчет по формуле (12.22) - наиболее сложная операция, поскольку требуется найти приращение температуры по известному приращению теплосодержания, часть которого может быть израсходована на фазовые превращения. Приращение температуры в шве и околошовной зоне даже за малый шаг по времени может быть достаточно большим, в этом случае возможно изменение за шаг входящей в формулу теплоемкости материала. В программе используется процедура, позволяющая решить нелинейное уравнение (12.22) без итераций. Процедура такова (рис. 12.7):

1) имеем исходную температуру после предыдущего шага и зависимость теплоемкости от температуры, заданную в табличной форме с достаточно мелким шагом ;

2) если приращение теплосодержания за шаг , начинаем увеличивать температуру от с шагом , учитывая затраты тепла на нагрев и на фазовые превращения, пока не израсходуем все приращение теплосодержания (назовем эту операцию интегрированием диаграммы вверх);

3) если , начинаем уменьшать температуру от с шагом , учитывая поступление тепла от охлаждения и фазовых превращений (назовем эту операцию интегрированием диаграммы вниз);