2.7.4 Подготовка к работе
Самостоятельная подготовка студентов к выполнению лабораторной работы осуществляется по следующим разделам:
– статистические методы контроля [5, 6];
– методология расслаивания данных [10];
– факторы, оказывающие влияние на качество продукции [10, 11].
2.7.5 Вопросы для самопроверки
1 Дайте понятие стратификации.
2 Назовите цель и суть метода.
3 Что является достоинством и недостатком метода?
4 Расскажите о своей модели расслаивания данных.
5 Расскажите о статистических инструментах контроля качества.
6 Какие Вы знаете методы расслаивания данных?
7 Какой элемент по Вашему мнению вносит наибольший вклад в возникновение дефектов при выбранном расслаивании?
2.7.6 Порядок выполнения работы
1 Определить в качестве стратифицирующего фактора параметры, определяющие особенности условий возникновения расслоения, дать им краткую характеристику.
2 Построить модель расслоения данных в виде столбчатой диаграммы.
2.7.7 Содержание отчета
Отчёт по лабораторной работе оформляется в соответствии с п. 1.4. Отчёт по практической части работы должен содержать: письменные ответы на вопросы для самопроверки; схему модели расслоения в виде столбчатой диаграммы, выбранную студентом.
2.8 Лабораторная работа № 8. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ
2.8.1 Цель работы
Целью работы является закрепление знаний, полученных на занятиях по дисциплине; приобретение навыков самостоятельного применения их для решения некоторых инженерных задач при моделировании.
2.8.2 Содержание работы
Используя ряд экспериментальных данных, полученных при моделировании электропотенциального поля в проводящей среде, построить распределение эквипотенциальных поверхностей по моделируемой области.
2.8.3 Моделирование тепловых полей
Моделирование тепловых полей требуется, например, при применении термоэлектрического метода контроля толщин покрытий и слоев двухслойных материалов, так как их толщина определяется по температуре, возникающей на границе раздела слоев. Но непосредственно измерить температуру внутри объекта, не разрушая его структуру, практически невозможно.
Рассмотрим
пример распределения теплового поля в
двухслойном образце, представляющим
собой биметаллическую ленту или изделие
с покрытием. В качестве характеристики
теплового поля выберем температуру
.
Наиболее распространенным является
двухслойный плоский материал, граница
раздела слоев которого расположена
параллельно его верхней и нижней
поверхностям. В этом случае при
расположении исследуемого образца на
массивной плите с большой теплопроводностью
достаточно точно можно утверждать, что
температура на границе контролируемого
образца и массивной металлической
плиты одинакова во всех точках.
При
опускании горячего электрода
,
как это показано на рисунке 6, на верхнюю
поверхность образца
,
при радиусе его закругления много
меньшем толщины верхнего слоя материала,
приближенно можно считать, что горячий
электрод внедряется в верхний слой
материала на глубину радиуса.
При этом теплопередача идет от полусферической поверхности горячего электрода в верхний слой материала. Если не учитывать теплоотдачу с верхней поверхности образца в окружающее пространство, то форма теплового поля вблизи поверхности электрода является полусферической.
Так
как нижний слой исследуемого образца
лежит на массивной металлической плите
с большой теплопроводностью и, как
указано выше, температура во всех точках
границы контролируемый образец –
металлическая плита одинакова, то
изотермические поверхности, расположенные
вблизи нижней поверхности образца,
имеют вид плоскостей, параллельных ей.
Таким образом, изотермические поверхности
теплового поля по мере удаления от
полусферического электрода и приближения
к нижней поверхности материала
постепенно распрямляются, переходя
от полусферической формы к плоской.
Рисунок 6 – Теоретическая модель распределения теплового поля
в двухслойном образце
Так как тепловое и электрическое поля являются потенциальными, то мы имеем полное право моделировать одно поле другим. Для исследования вышеописанного теплового поля используем физическое моделирование его с помощью метода электрических моделей, полагая при этом, что экспериментируем с двухслойным материалом, имеющим одинаковые теплопроводности слоев.
В качестве модели-аналога наиболее целесообразно выбрать электролит, так как такой модели свойственны простота изготовления, возможность обеспечения точного соответствия между геометрией образца и модели, однородность моделирующей среды, возможность создания моделей больших размеров, что дает более высокую точность моделирования, сравнительно легкий доступ к внутренним точкам области при моделировании объемных полей. При моделировании должны быть приняты меры для устранения вредных явлений, искажающих результаты, в первую очередь нужно бороться с поляризацией электролита, нарушающей однородность среды и искажающей поле вследствие выделения пузырьков газа на электродах. Это достигается питанием модели переменным током.
При
моделировании теплового поля в двухслойной
проводящей среде с одинаковыми
теплопроводностями слоев в качестве
электролита использовался раствор
.