Оптимизация технологического процесса газового азотирования
Диссертация
Однако проблема автоматического управления процессом азотирования к настоящему времени не может считаться решенной. Особенно это относится к задачам оптимального управления газовым азотированием. Причина заключается в сложном и многостороннем характере связейэксплуатационных характеристик: твердости и износостойкости азотированных деталей с управляющими воздействиями — параметрами… Читать ещё >
Содержание
- 1. Современное состояние проблемы газового азотирования
- 1. 1. Общая ' характеристика процесса химико-термической обработки (ХТО)
- 1. 2. Диффузия в металле
- 1. 3. Свойства азотированной стали
- 1. 4. Газовое азотирование как вид ХТО
- 1. 5. Технологические операции газового азотирования
- Выводы
- 2. Системное математическое моделирование технологии газового азотирования
- 2. 1. Система математических моделей технологических процессов
- 2. 2. Механизм упрочнения поверхности при азотировании
- 2. 3. Структура азотированного слоя
- 2. 4. Образование нитридов при азотировании
- 2. 5. Твердость азотированного слоя
- 2. 6. Остаточные напряжения при азотировании
- 2. 7. Термообработка азотированной стали
- 2. 8. Диффузионное насыщение при азотировании
- Выводы
- 3. Конструктивные математические модели газового азотирования
- 3. 1. Термодинамический базис конструктивных математических моделей тегого-массопереноса
- 3. 2. Модель массопереноса с движущимися границами
- 3. 3. Аналитический метод решения краевой задачи массопереноса с движущимися границами
- 3. 4. Численная комбинированная математическая модель процесса диффузии при газовом азотировании
- 3. 5. Численное решение многофазных нелинейных задач Стефана с подстановкой Ландау
- Выводы
- 4. Оптимальное управление процессом газового азотирования
- 4. 1. Современное состояние проблемы оптимизации процесса газового азотирования
- 4. 2. Структура пространства состояний объекта управления
- 4. 3. Общая постановка и обоснование задачи оптимального управления
- 4. 4. Параметризация исходной задачи оптимального быстродействия
- 4. 5. Методика решения задачи оптимального по быстродействию нагрева детали
- 4. 6. Оптимальное управление с учетом инерционности управляющих воздействий
- 4. 7. Автоматизированная система оптимального управления процессом газового азотирования
- Выводы
Список литературы
- Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов в активизированных газовых средах. М.: Машиностроение, 1979. 224с.
- Автоматическое проектирование систем автоматического управления. Ред. Солодовников М. В.: Машиностроение, 1990.
- Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Идентификация и оптимальное управление./Под ред. Салыги В. И. ХарьковгВшца школа, 1976. -180с.
- Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1973. — 631с.
- Белоцкий А.В., Пермяков В. Г., Самсонов И. М. О природе твердости азотированной стали//Физика металлов. Металловедение, 1968, т.26, № 5, с.942−945.
- Беляев Н.М., Рядно А. А. Методы теории теплопроводности. Часть 2. — М.: Высшая школа, 1982. 304с.
- Бенгина Т.А., Ефимов А. П., Лившиц М. Ю. Идентификация границы раздела фаз в проблеме Стефана. Вестник Самарского Государственного Технического Университета № 1(5) 2007 г. серия «Математическая», с.42−48 // СамГТУ 2007 г.
- Бенгина Т.А. Постановка задачи оптимизации процесса газового азотирования. Вестник Самарского Государственного Технического Университета № 1(19) 2007 г. серия «Технические науки», с. 149−152 // СамГТУ 2007 г.
- Бенгина Т.А. Особенности вычислительных методов для решения задач диффузии при газовом азотировании. Вестник Самарского Государственного Технического Университета № 39 2005г. серия «Технические науки», с.64−67 // СамГТУ 2005 г.
- Бенгина Т.А., Лившиц М.Ю.Конечно-разностная схема решения задачи типа Стефана с преобразованием координат. Вестник
- Самарского Государственного Технического Университета № 6 1998г. серия «Физико-математические науки», с. 123−125// СамГТУ 1998 г.
- П.Бенгина Т. А., Лившиц М. Ю., Уклейн Ю. А. Параметрическая идентификация модели наблюдателя в системе автоматизированного управления процессом химико-термической обработки деталей. Инженерно-физический журнал, МАИ, том 56, № 5, 1989 г. с. 853.
- Бенгина Т.А., Акушский И. А., Бобров В. Н., Фрадкин А. В. Численное моделирование процесса газового азотирования деталей двигателей. Сборник научных трудов «Моделирование и оптимизация процессов промышленных технологий», г. Куйбышев 1988 г., с.20−25.
- Бенерджи П., Баттерфильд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках. -М: Мир, 1984 г., с. 494.
- БерезинИ.С., Жидков Н. П. Методы вычислений, т.2. -М.: Физматгиз, 1962 г.- 640 с.
- Берковский Б.М., Ноготков Е. Ф. Разностные методы исследования задач теплообмена. Минск: Наука и техника, 1976. — 144 с.
- Бидадзе А.В. Уравнение математической физики. М.: Наука, 1976. -296 с.
- Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. -М.: Мир, 1987, 524 с.
- Бреббия К., Уокер С. Применение метода граничных элементов в технике. -М.: Мир, 1982, 248 с.
- Будак Б.М., Васильев Ф. П. Приближенные методы решения задач оптимального управления (тексты лекций). М.: МГУ, 1969, вып.2. -с.68−127.
- Будак Б.М., Соловьева Е. Н., Успенский А. Б. Разностный метод сглаживания коэффициентов для решения задач Стефана. //Журнал «Вычислит, мат. иматематич. физики». 1965. т.5. № 5. С.828−840.
- Булгач А.А., Солодкин Г. А., Глиберман JI.A. Моделирование на ЭВМ кинетики роста нитридов в азотированном слое// МиТОМ. 1984. № 1. с.30−35.
- Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1965. 474 с.
- Бутковский А.Г., Малый С. А., Андреев Ю. Н. Управление нагревом металла. -М.: Металлургия, 1981. -271 с.
- Бутковский А.Г., Малый С. А., Андреев Ю. Н. Оптимальное управление нагревом металла. -М.: Металлургия, 1972. 439 с.
- Бутковский А.Г. Методы управления системы с распределенными параметрами. М.: Наука, 1975. — 568 с.
- Бутковский А.Г. Оптимальные процессы в системах с распределенными параметрами.// Автоматика и телемеханика, 1961, № 1. с. 17.
- Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем. — М.: Наука. 1977.-320 с.
- Бутковский А.Г. На пути к геометризации управления/Изв. РАН. Теория и системы управления 1997. — № 1. — с. 16−27.
- Васильев Ф.П. Лекции по методам решения экстремальных задач. — М.: МГУ, 1974.-374 с.
- Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. -М.: Наука, 1980.-520 с.
- В итак В. М. Оптимальное управление нестационарными температурными режимами. Киев: Наук. Думка, 1979. — 360 с.
- Владимиров B.C. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1971.-512 с.
- Гаврилова А.В., Герасимов С. А., Косолапов Г. Ф., Тяпкин Ю. Д. Исследование тонкой структуры азотированных сталей// МиТОМ. 1974. № 3. с. 14−20.
- Гачинский Э.Е., Фицнер Д. Н. Управление многосвязным объектом поисковым методом с адаптацией к априорно неизвестным и меняющимся параметрам//Автоматика и телемеханика, 1980, № 9. -с.91−101.
- Геминтер В.И., Каган Б. М. Методы оптимального проектирования. — М.: Энергия, 1980. 160 с.
- Геращенко Е.И., Геращенко С. М. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем. — М.: Наука. 1975. 296 с.
- Гуляев А.П., Коновальцев В. И., Никитин В. В. Особенности формирования свойств диффузионного слоя в процессе азотирования//МиТОМ, № 10. 1983. с. 27−30.
- Демидович Б.П., Марон И. А. Основы вычислительной математики.М.: Наука, 1970.
- Демьянов В.Ф., Рубинов A.M. Приближенные методы решения экстремальных задач. Л.: ЛГУ. 1968. — 180 с.
- Деревянов М. Ю, Лившиц М. Ю., Липкинд В. Я. Системная оптимизация упрочнения поверхности контактирующих деталей методами ХТО/ Вестник Самарского государственного технического университета № 33. Серия Технические науки. 2005. с. 28−34.
- Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и z преобразования. — М.: Наука, 1971. — 288 с.
- Дилигенский Н.В., Камаев Ю. П. Методы и технические средства исследования идентификации объектов с распределенными параметрами. Куйбышев: КПтИ, 1977. — 79 с.
- Дубинин Г. Н. О перспективах развитии химико-термической обработки металлов./ МиТАИ, № 7, 2004.
- Дубинин Г. Н. О механизме формирования диффузионного слоя// Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова думка. 1976. Вып. 10. с. 12−17.
- Дубинин Г. Н. Вопросы теории химико-термической обработки сплавов// Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова думка, 1986. Вып. 20. с.5−11.
- Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами. -М.: Наука, 1978.-464 с.
- Егоров А.И. Оптимальное управление системами с распределенными параметрами.// Математика на службе инженера. Основы теории оптимального управления. -М.: Знание, 1973. с. 187−199.
- Егоров Ю.В. Необходимые условия оптимальности управления в банаховом пространстве// Математический сборник (новая серия), 1964, т.64 (106), № 1. с.79−101.
- Ермольев Ю.М., Гуленко В. П., Царенко Т. И. Конечно-разностный метод в задачах оптимального управления. Киев: Наук. думка, 1978. -164 с.
- Живоглядов В.П. Адаптация в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Фрунзе: Илим, 1974. — 227 с.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. — 542 с.
- Зинченко В.М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки/М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001 .Н. Э. Баумана, 2001. 303 с.
- Зинченко В.М., Сыропятов В .Я., Барелко В. В., Быков JI.A. Газовое азотирование в каталитически приготовленных аммиачных средах// МиТОМ. 1997. № 7. С.7−11.
- Зинченко В.М., Сыропятов В. Я. Новый метод низкотемпературной химико-термической обработки//Материалы 3-го собрания металловедов России. Рязань: РДНТП, 1996. с.20−23.
- Казакевич В.В., Родов А. Б. Системы автоматической оптимизации. — М.: Энергия, 1977. -288с.
- КалиткинН.Н. Численные методы. -М.: Наука, 1978. 512 с.
- Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. -М.: Наука, 1976. -576 с.
- Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 1985. 480 с.
- Карташов Э.М., Нечаев В. М. Метод функций Грина при решении краевых задач уравнения теплопроводности в нецилиндрических областях//ПММ. 1978. № 58. с.199−208.
- Карташов Э.М. Современные аналитические методы решения краевых задач нестационарной теплопроводности в областях с движущимися границами// Труды 2-й Рос. нац. конф. По теплообмену. М.: Издательство МЭИ, 1998. т.5 с. 112−113.
- Клестов Е.А. Метод распределенных моментов в задаче быстродействия при нескольких ограничениях на управление// Математическое программирование. Труды Уфимского авиационного института. 1973. — Вып. 59. — с. 26−34.
- Коган Я.Д., Булгач А. А. Моделирование на ЭВМ кинетики диффузионного насыщения при газовом азотировании// МиТОМ. 1984. № 1.С.10−19.
- Коган Я.Д., Булгач А. А. Расчет упрочнения металлов дисперсными нитридами по механизму Мотта-Набарро и Орована// Повышение надежности и долговечности машин и инструмента методами химико-термической обработки: Сборник. М.: МАДИ. 1981. С. 12−21.
- Коган Я.Д., Солодкин Г. А. Термодинамические основы регулируемых процессов азотирования//МиТОМ. 1981.№ 4. с. 16−20.
- Коломейцева М.Б., Панасенко С. А. Оптимизация систем с распределенными параметрами поисковыми методами. М.: МЭИ, 1974, вып. 214.-с. 11−19.
- Ландау Л.Д. К теории фазовых переходов. ЖЭТФ, 1937, т.7, с. 19−32.
- Лыков А.В. Теория теплопроводности /М.: Высшая школа, 1967. -392 с.
- Лахтин Ю.М. Научные основы технологии процесса азотирования// Диссертация д-ра техн. наук. М. 1953.
- Лахтин Ю.М., Арзамасов Б. П. Химико-термическая обработка металлов. 1975.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д. Азотирование стали. М.: Машиностроение, 1976 г., 256 с.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д. Структура и прочность азотированных сплавов. М.: Металлургия, 1982. 160 с.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д. Газовое азотирование деталей машин и инструмента. М.: Машиностроение, 1982. 60 с.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д., Александров В. А. Новые системы контроля процесса азотирования//МиТОМ. 1978. № 4. с.47−51.
- Лахтин Ю.М. Перспективы развития процесса азотирования// МиТОМ. 1980. № 7. с.39−45.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д., Васьковский A.M., Булгач А. А. Принципы математического моделирования процессов ХТО//МиТОМ. 1979. № 8. С.43−51.
- Лахтин Ю.М., Булгач А. А. Теория химико-термической обработки стали. М.: Машиностроение, 1982. 54 с.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д., Шпис Г.-И., Бемер 3. Теория и технология азотирования. М.: Металлургия, 1991. 320 с.
- Лахтин Ю.М. Регулирование фазового состава и содержания азота в нитридном слое при азотирован&trade- стали 38Х2МЮА//МиТОМ. 1996. № 1. С.6−11.
- Лахтин Ю.М. Физические основы процесса азотирования. М.: Машгиз, 1948. 141 с.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д., Булгач А. А. Перспективы применения ЭВМ в термической и химико-термической обработке//МиТОМ. 1984.№ 1. с.2−6.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д., Булгач А. А. Азотирование в машиностроении// Сб. научных трудов МАДИ, 1986. С.42−49.
- Лившиц М.Ю. Оптимизация тепломассообмена при химико-термической обработке изделий// Труды Ш Минского Международного форума по тепломассообмену. Т. З. Минск., 1996. С.65−70.
- Лившиц М.Ю. Теория и алгоритмы оптимального управления термодиффузионными процессами технологической теплофизики по системным критериям качества// Диссертация доктора техн. наук. Самара. 2001.
- Лионе Ж.Л. Оптимальное управление системами, описываемыми уравнениями с частными производными. -М.: Мир, 1972. 416 с.
- Лурье К.А. Оптимальное управление в задачах математической физики. -М.: Наука, 1975. 480 с.
- Лыков А.В. Теория теплопроводност. М.: Высшая школа, 1967. — 600 с.
- Маковский В.А. Динамика металлургических объектов с распределенными параметрами. -М.: Металлургия, 1971. 384 с.
- Математическая теория оптимальных процессов./Л.С.Потрягин, В. Г. Болтянский, Р. В. Гамкрелидзе и др. М.: Наука, 1969. — 384 с.
- Материалы в машиностроении. Выбор и их применение. — Справочник т.1. Цветные металлы и сплавы. — М.: Машиностроение, 1967. 298 с.
- Мейерманов A.M. Задача Стефана. Новосибирск: Наука, 1986. -240 с.
- Металловедение и термическая обработка/ Справочник под общей ред. М. Л. Бернштейна и А. Г. Рахштандта. М. Металлургия, 1991. Т.2.-464 с.
- Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов, 2 изд., М., 1965.
- Михайлов В.П. Дифференциальные уравнения в частных производных. М.: Наука, 1976. -392 с.
- Моделирование и разработка алгоритмов оптимизации термохимической обработки деталей двигателей Текст.: Отчет ОНИР (заюпоч.)/Куйбышевский политехнический институт- рук. М. Ю. Лившиц, Куйбышев, 1988. -с.57−59.
- Моисеев Н.Н. Асимптотические методы нелинейной механики. М.: Наука. 1981.-400 с.
- Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. — М.: Наука. 1971.-424 с.
- Найфэ А.Х. Методы возмущений. М.: Мир, 1976. — 456 с.
- Николаев В.А. и др. Влияние остаточных напряжений на предел выносливости// Известия вузов. Черная металлургия, 1965, № 11. — с.62−65.
- Островский Г. М., Волин Ю. М. Методы оптимизации сложных химико-технологических схем. -М.: Химия, 1970. 328 с.
- Панайоти Т. А. Поверхностное и объемное азотирование тугоплавких металлов и сплавов// Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана. 1987. № 497. с.25−37.
- Панайоти Т.А. Азотирование как способ упрочнения тугоплавких металлов и их сплавов// 3-е Собрание металловедов России. Рязань: РДНТП. 1996. с.44−46.
- Понтрягин Л.С., Болтянский В. Г., Галекрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов. — М.: Наука, 1969. 384 с.
- Пригожин Л.Б., Булгач А. А. Численное решение одномерных задач Стефана в теплопроводности и диффузии. В сб. научных трудов Института прикладной и теоретической механики и
- Вычислительного центра СО АН СССР, Численные методы механики сплошной среды, 1981, т.12, № 2, с.71−83.
- Рапопорт Э.Я. Задача оптимального по быстродействию управления нестационарным процессом теплопроводности// Известия вузов. Математика, 1976, № 11. с. 112.
- Рапопорт Э.Я. Метод расчета оптимальных режимов нагрева массивных тел внутренними источниками тепла//Известия вузов. Энергетика, 1978, № 6. с. 89−96.
- Рапопорт Э.Я. Об управляемости процесса нагрева массивного тела с внутренним тепловыделением//Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. Куйбышев: ЬСПтИ, 1973. Вып.4.- с.201−205.
- Рапопорт Э.Я. Параметрическая оптимизация нестационарных процессов теплопроводности// Оптимальное управление в механических системах (Тезисы III Всесоюзной конференции), т.2. Киев: ИК АН УССР,'1979. с.152−153.
- Рапопорт Э.Я. Точный метод в задачах оптимизации нестационарных процессов теплопроводности// Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1978, -№ 4. -с.137−145.
- Рапопорт Э.Я., Малешкин Н. И., Носов П. И., Руднев В. И. Автоматизация индукционных нагревательных установок непрерывного действия с автономно управляемыми секциями//Теория и практика индукционного нагрева. М.:
- Рапопорт Э.Я. Альтернансный метод в прикладных задачах оптимизации. -М.: Наука, 2000. 336 с.
- Риццо Ф.Дж., Шиппи Д.Дж. Метод решения некоторых задач нестационарной теплопроводности//Ракетная техника и космонавтика, 1970. — т.8,-№П. с. 104−112.
- Рубинштейн Л.И. Проблема Стефана. Рига: Звайгане, 1967. -238 с.
- Самарский А.А. Теория разностных схем. -М.: Наука, 1977. -656 с.
- Самарский А.А., Моисеенко Б. Д. Экономическая схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана.//Журнал «Вычислит, мат. и математич. физики». 1965. Т.5. № 5. с. 816−827.
- Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. —М.: Мир, 1979.-392 с.
- Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. -М.: мир, 1986. -229 с.
- Сиразетдинов Т.К. Оптимизация систем с распределенными параметрами. -М.: Наука, 1977. -480 с.
- Сыропятов В.Я., Зинченко В. М., Барелко В. В., Быков JI.A. Новые возможности газового азотирования (резервы столетней технологии)//Наука производству. 1998.№ 1. с.24−36.
- Тихонов А.Н. О методах регуляризации задач оптимального управления/ДАН СССР, 1965. Вып. 162, № 4. с.763−766.
- Хорошайлов В.Г., Гюмеханданов E.JI. Химико-термическая обработка стали. Ленинград.: ЛПИ, 1980. — 78 с.
- Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопияЯО.А.Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. М.: Металлургия, 1982. 631 с.
- Ящерицын П.И., Рыжов З. В. Аверченков В.А. Технологическая наследственность в машиностроении.
- Brogan W.L. Optimal Control Theory Applied to Systems Described by Partial Differential Equations. Advances in Control Systems (Ed.C.T.Leondes), Acwd.Press., N.Y., 1968, -P.455−460.
- Landau H.G. Heat conduction in a melting solid// Q. App maths. VIII, 1950.-P. 81−94.
- Randich E., Goldstein I. Met. Trans., 1975, v.6A, N8, p. 1553−1560.
- Furgeland R.M. A comparative study of numerical methods for moving boundary problems. J. Inst. Maths. Appl. 26. 1980, p.411−429.1. Акты внедрения