Имитационное моделирование акустического излучения, возникающего при взаимодействии высокоскоростной струи жидкости с материалом

Получение обобщенных математических зависимостей, описывающих весьма разнородные по физической сути процессы и явления, представляет собой актуальную задачу моделирования. В статье исследуется возможность использования вероятностного математического моделирования для имитации и анализа таких специфических физических процессов, как явление генерации волн упругих деформаций — волн акустической эмиссии (АЭ), возникающих при ударно-динамическом взаимодействии сверхзвуковой струи жидкости с твердотельной мишенью. Этот процесс лежит в основе прогрессивной гидроструйной технологии обработки материалов. В данном исследовании показано, что путем вероятностного математического моделирования процесса излучения волн АЭ из зоны взаимодействия струи с преградой можно получить количественные соотношения между энергетическими параметрами струи и информативными признаками АЭ. Результаты исследования можно использвать для теоретического экспресс определения параметров гидроструйной обработки, влияющих на эффективность технологического процесса и связанных с интенсивностью энергетических превращений в зоне взаимодействия гидростуи и преграды.

Литература

[1] Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф., Ярославцев В.М. Нетрадиционные методы обработки материалов. М.: Изд-во МГОУ, 2007. 212 с.

[2] Степанов Ю.С., Барсуков Г.В., Алюшин Е.Г. Современные технологии гидро- и гидроабразивной обработки заготовок // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2012. № 6. С. 15–20.

[3] Барзов А.А., Галиновский А.Л. Технологии ультраструйной обработки и диагностики материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 246 с.

[4] Барсуков Г.В. Повышение эффективности гидроабразивного резания на основе дискретного регулирования состояний технологической системы: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Орел, 2006. 32 с.

[5] Потапов В.А. Струйная обработка: состояние и перспективы развития в Европе и мире // Вестник машиностроения. 1996. № 1. С. 26–30.

[6] Chen F.L.,Wang J., Lemma E., Siores E. Striation formation mechanisms on the jet cutting surface. Journal of Materials Processing Technology // J. Mater Process Technol. 2003. Vol. 141. P. 213–218.

[7] Алексеев В.К. Некоторые особенности разрушения и износа материалов при взаимодействии с твердыми и жидкими частицами // Трение и износ. 1981. № 2. С. 239–243.

[8] El-Domiaty A., Abdel-Rahman A. Fracture mechanics-based model of abrasive waterjet cutting for brittle materials // J. Adv Manuf Technol. 1997. Vol. 13. P. 171–181.

[9] Степанов Ю.С., Барсуков Г.В. Современные технологические процессы механического и гидроструйного раскроя технических тканей. Библиотека технолога. М: Машиностроение, 2004. 239 с.

[10] Погодин С.П., Саможенков В.М., Сотников А.А., Манвелова Н.Е., Бреннер В.А., Пушкарев А.Е., Пушкарева Е.В. Практика использования гидроструйной технологии для резки картона и бумаги // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2003. № 1–2. С. 27–28.

[11] Бернадский В.Н. Гидроабразивная разделительная резка // Сварщик. 2000. № 3. С. 23–26.

[12] Тихомиров Р.А., Кравченко Д.В., Кузьмин Р.А. Экономическая эффективность процесса обработки сепаратных сит абразивно-жидкостными струями сверхвысокого давления / Производственные технологии: Материалы 3-й международной научно-технической конференции. Владимир: ВлГУ, 2000. С. 198.

[13] Abdel-Rahman A., El-Domiaty A. Maximum depth of cut for ceramics using abrasive waterjet technique // Wear. 1998. Vol. 218. P. 216–222.

[14] Aydin G., Karakurt I., Aydiner K. An investigation on surface roughness of granite machined by abrasive waterjet // Bull Mater Sci. 2011. Vol. 34. P. 985–992.

[15] Полянский С.Н., Нестеров А.С. Технология и оборудование гидроабразивной резки // Вестник машиностроения. 2004. № 5. С. 43–46.

[16] Барзов А.А., Галиновский А.Л., Пузаков В.С. Инверсия технологических понятий: «инструмент» – «заготовка» при ультраструйной обработке материалов и жидкостей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2009. № 2. С. 72–83.

[17] Барзов А.А., Галиновский А.Л., Пузаков В.С. Ультраструйные технологии жидкостей и суспензий. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 250 с.

[18] Баранов В.М., Кудрявцев Е.М., Сарычев Г.А.,Щавелин В.М. Акустическая эмиссия при трении. М.: Энергоатомиздат, 1998. 256 с.

[19] Подураев В.Н., Барзов А.А., Горелов В.А. Технологическая диагностика резания методом акустической эмиссии. М.: Машиностроение, 1988. 56 с.

[20] Гуревский А.В. Экспресс-определение рациональных динамических условий и режимов ультразвуковой абразивной обработки методом акустической эмиссии: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Москва. 2005. 16 с.

[21] Tönshoff H.K, Jung M., Männel S., Rietz W. Using acoustic emission signals for monitoring of production process // Ultrasonics. 2000. Vol. 37. Issue 10. P. 681–686.

[22] Marinescu I., Axinte D.A. A critical analysis of effectiveness of acoustic emission signals to detect tool and workpiece malfunctions in milling operations // Int J. Mach Tool Manuf. 2008. Vol. 48. P. 1148–1160.

[23] Барзов А.А. Эмиссионная технологическая диагностика. М.: Машиностроение, 2005. 384 с.

[24] Ультраструйная технология получения микросуспензий. О.Е. Балашев, А.А. Барзов, А.Л. Галиновский и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 352 с.

[25] Гмурман В.Е. Теория вероятности и математическая статистика. М.: Высшая школа, 2004. 479 с.

[26] Барзов А.А., Галиновский А.Л., Пузаков В.С., Трощий О.А. Вероятностное моделирование в инновационных технологиях. М.: Изд-во «НТ», 2006. 100 с.