Схемы нагреваемых тел
Глава 4. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ Для определения температурного поля в свариваемом изделии необходимо выбрать расчетную схему, включающую в себя схему нагреваемого тела и схему источника теплоты. Расчетная схема должна учитывать главные особенности рассматриваемого теплового процесса и пренебрегать второстепенными, учет которых лишь затрудняет получение эффективного решения, удобного для практического применения. На выбор расчетной схемы влияют следующие основные факторы: а) размер и форма свариваемых изделий; б) теплофизические свойства металла; в) условия теплообмена с окружающей средой; г) пространственно-временное распределение тепловой мощности источника; д) размеры расчетной зоны и расчетная продолжительность теплового процесса. Схемы нагреваемых тел Обычно выбирают одну из следующих основных схем: 1. Полубесконечное тело (рис.18-а) занимает область z³;0 и имеет одну граничную поверхность z= 0, со стороны которой обычно действует источник теплоты. Температурное поле - трехмерное Т(х, у, z, t). Этой схеме соответствует массивное тело при условии, что ограничивающие его поверхности не влияют на температурное поле в расчетной зоне. Ошибка при использовании такой схемы тем меньше, чем больше размеры тела, чем дальше расположена расчетная зона от границ тела, чем меньше расчетная продолжительность процесса и чем меньше коэффициент температуропроводности металла. 2. Плоский слой (рис.18-б) - тело, ограниченное параллельными плоскостями z= 0 и z=d и имеющее трехмерное температурное поле Т(х, у, г, t). Этой схеме соответствует лист средней толщины при большой длине и ширине. Схему плоского слоя применяют тогда, когда толщина тела не настолько велика, чтобы можно было пренебречь влиянием ограничивающей плоскости z=d и использовать схему полубесконечного тела. 3. Пластина (рис.18-в) - тело, ограниченное параллельными плос-костями z= 0 и z=d и имеющее двухмерное температурное поле Т(х, у, t). В отличие от плоского слоя этой схеме соответствует тонкий лист при условии, что температуру можно считать выравненной по его толщине. Ошибка при использовании такой схемы тем меньше, чем меньше толщина листа, чем больше расчетная продолжительность процесса, чем больше коэффициент температуропроводности металла, чем дальше от источника зона расчетных температур и чем меньше коэффициент поверхностной теплоотдачи. 4. Стержень (рис 18-г) - тело с прямолинейной осью, имеющее одномерное температурное поле Т(х, t). Этой схеме соотвествуют детали с прямолинейной или криволинейной осью (стержни, трубы и др.) при условии, что температура выравнена по их поперечному сечению. Ошибка при использовании этой схемы тем меньше, чем меньше поперечные размеры стержня, чем больше расчетная продолжительность процесса, чем дальше от источника зона расчетных температур, чем больше коэффициент температуропроводности металла и чем меньше коэффициент поверхностной теплоотдачи. Если расчетная зона находится недалеко от граничной поверхности тела, например, вблизи края массивной детали или пластины, то применяют специальные расчетные методы. Однако, и в этом случае используют приведенные выше схемы неограниченных тел.
|
