Труды сотрудников ИВМ СО РАН

[Текст] : статья / Т. В. Пискажова [и др.] // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. - 2015. - Т. 16, № 2. - С. 470-477 . - ISSN 1816-9724
   Перевод заглавия: “Virtual CC&RP” - a mathematical model for the control of the unIt CC&RP and its visualization with the help of software products WinCC 7.0 and Step 7

УДК

65.011.56

Аннотация: Процесс совмещенного литья и прокатки-прессования (СЛИПП) целесообразно использовать для производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминия и его сплавов, из которых изготавливают электрические провода, заклепки, проволоку различного размера для выполнения сварочных работ в электротехнической и радиоэлектронной промышленности, а также в космическом машиностроении. Способ СЛИПП является перспективным направлением обработки металлов, позволяет существенно снизить трудо- и энергоемкость производства, однако его промышленное внедрение сдерживает в том числе и отсутствие алгоритмов автоматического управления. Особенно это важно для создающихся в настоящее время агрегатов СЛИПП, в состав которых входят различные узлы, обеспечивающие кристаллизацию и деформацию металла, его охлаждение, калибровку (при необходимости) и смотку готовых изделий в бухты. Автоматическое управление должно обеспечить заданный расход металла, одинаковый во всех узлах агрегата, заданные значения температуры металла на входе и выходе из деформирующего узла, согласовать скорость вращения приемного намоточного устройства с расходом металла. Для этого необходимо создать математическую модель, реализовать её программно и визуализировать. Проведена постановка задачи моделирования и представлена упрощенная математическая модель на основе обыкновенных дифференциальных уравнений для управления агрегатом совмещённого литья и прокатки-прессования для получения длинномерных изделий из алюминиевых сплавов. Математическая модель для управления агрегатом СЛИПП реализована в программных продуктах WinCC 7.0 и Step 7 с применением языков программирования FBD и SCL. Разработана мнемосхема процесса, с помощью тегов реализована её связь с моделью. Приведено описание структуры программы в ПО Step 7, представлен вариант расчёта стационарного режима работы установки на мнемосхеме.
The Combined Casting and Rolled-Pressing Process (CC&RP) is used for electrotechnical-purposed aluminum rod production, which serves as half-stuff for manufacturing of different-sized aluminum wire, rivets, electrical and welding wire for electrical and radioelectronic industries. Depending on its properties, aluminum rod is widely used in the various industries, including space engineering. CC&RP method is a promising way of metal treatment, which is not yet widely implemented due to insufficiency of the automation algorithms. Automated control should provide specified values of metal consumption, temperature at the rolling mill, temperature mode of pressing node, rod temperature at the matrix end, intake device rotational speed in respect to metal consumption. For this purpose, mathematical model development, as well as its programming realization and visualization are needed. This paper provides statement of modeling task and simplified mathematical model of CC&RP method using the machine for aluminum lengthy products manufacturing. For each node of the machine ODEs is considered, that describes changes of process variables depending of time or coordinates. Initial conditions for each node input are determined from technological constants or previous node outputs. Further, the CC&RP mathematical model is realized with WinCC 7.0 and Step 7 applications using FBD and SCL languages. The process mimic panel is developed and connected with the model. The description of the program structure in Step 7 and the version of machine stationary mode calculation are provided.

РИНЦ,
Полный текст

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования СО РАН
Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и материаловедения

Доп.точки доступа:
Пискажова, Т.В.; Piskazhova T.V.; Сидельников, С.Б.; Sidelnikov S.B.; Белолипецкий, Виктор Михайлович; Belolipetskii V.M.; Якивьюк, П.Н.; Yakivyuk P.N.; Сидельников, А.С.; Sidelnikov A.S.

[Текст] : статья / В. А. Иванов, Н. В. Еркаев // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. - 2015. - Т. 16, № 3. - С. 580-586 . - ISSN 1816-9724
   Перевод заглавия: Simulation of non-steady contact in rolling bearings

УДК

628.822

Аннотация: Рассмотрена задача нестационарного гидродинамического контакта ролика с упругим слоем с учетом прогиба поверхности, а также влияния давления на коэффициент вязкости. Зависимость вязкости от давления задана экспоненциальной функцией. В работе использовался итерационный метод численного решения уравнения Рейнольдса совместно с интегральным уравнением связи прогиба поверхности с давлением в смазочном слое. Показано, что вертикальное перемещение ролика вызывает дополнительное существенное возрастание давления в смазочном слое, пропорциональное вертикальной скорости. Коэффициент линейной зависимости несущей способности от вертикальной скорости назван коэффициентом демпфирования. В результате расчетов получены зависимости несущей способности и коэффициента демпфирования смазочного слоя от величины минимального зазора между роликом и пластиной. С использованием найденных функций изучен переходный процесс установления стационарного режима при резком изменении внешней нагрузки. Найдено характерное время установления и определены временные вариации пиковых значений давления. Исследовано влияние пьезокоэффициента вязкости на максимальные значения давления, достигаемые в процессе установления. Найдено критическое значение пьезокоэффициента, при котором эффект возрастания давления, обусловленный увеличением вязкости, компенсируется влиянием деформации упругой поверхности.
This article deals with the problem of non-steady hydrodynamic contact of a roller with finite size elastic plate. The lubricant viscosity coefficient is assumed to be exponential function of the pressure. For this problem, an iterative numerical method was elaborated to solve the 2-D Reynolds’ equation consistently with the integral equation of relationship between the surface deflection and pressure distribution in the lubrication layer. A normal motion of the roller causes additional pressure enhancement in the lubrication layer, which is proportional to the normal velocity. Coefficient of proportionality is called as damping coefficient. Carrying capacity and damping coefficient are determined from numerical solution as functions of minimal distance between the roller and plate. The obtained functions were used for modeling of the roller oscillations due to sudden variations of the external loading. Characteristic relaxation time and temporal variations of the pressure maximum are determined. Dependence of the pressure maximum on a special piezo-coefficient was investigated, which is a parameter of the exponential function approximating relationship between viscosity and pressure. Higher values of the piezo-coefficient yield larger values of the pressure maximum in the lubrication layer during the relaxation period. However, deflection of the body surfaces makes an opposite effect on the pressure. Therefore behavior of the pressure maximum is determined by two opposite factors related to the viscosity piezo-effect and surface deformations. From numerical simulations, a critical value of the piezo-coefficient is found when the influence of the piezo-coefficient is compensated by that of deformation of the elastic plate.

РИНЦ,
Полный текст сборника

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования CО РАН
Сибирский федеральный университет, Политехнический институт

Доп.точки доступа:
Еркаев, Николай Васильевич; Erkaev N.V.; Ivanov V.A.

[Текст] : статья / В. М. Белолипецкий, Т. В. Пискажова, А. А. Портянкин // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. - 2016. - Т. 17, № 3. - С. 554-561 . - ISSN 1816-9724
   Перевод заглавия: THE MODEL OF METAL SPEED CONVECTION HEATING FOR USING IN ALGORITHMS OF THE CONTROL SYSTEM

УДК

004.942

Аннотация: Технологические процессы обработки металлов в космическом машиностроении содержат такие обязательные операции, как подготовка исходного материала, его нагрев, прокатка и отделка. Нагрев металла перед прокаткой повышает его пластичность и улучшает физико-механические свойства. Повышенные требования применяются при обработке титановых и алюминиевых сплавов к температурным режимам первоначальных, промежуточных подогревов, отжигам, искусственному старению. Строгое соблюдение этих требований обеспечивает стойкость металла к высоким и низким температурам, вибрационным нагрузкам и воздействию радиации. Одним из актуальных направлений совершенствования технологического режима нагрева металла является внедрение современных АСУТП-печей, что, в свою очередь, требует энергосберегающих и обеспечивающих заданные требования к нагреву алгоритмов управления. Такие алгоритмы для правильного прогнозирования должны использовать математические модели процессов. Целью работы является создание модели для использования в алгоритмах АСУТП, которая позволит управлять скоростным конвективным нагревом металлических слитков. Для тестирования и определения границ применения расчеты по разработанной модели в обыкновенных дифференциальных уравнениях сравнивались с расчетами по эталонной модели, основанной на нестационарном уравнении теплопроводности. Рассматривался нагрев материалов с высокой и низкой теплопроводностью. Использовались аналитические и численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений; аналитическое и конечно-разностное решение третьей краевой задачи для уравнения теплопроводности. Предложена упрощенная модель нагрева материалов в печи скоростного конвективного нагрева, пост-роенная на обыкновенных дифференциальных уравнениях и позволяющая при работе в составе АСУТП рассчитывать скорости и режимы нагревов, оценивать равномерности нагревов слитков для предоставления этих данных оператору или для автоматического принятия решения об изменении подводимой мощности или изменении времени нагрева.
A technological process of metal processing in space machinery contains such mandatory operation as the preparation of the raw material, its heating, rolling and finishing. Heating metal before rolling increases its ductility and improves physical and mechanical properties. Increased requirements apply to processing of titanium and aluminum alloys to temperature conditions of the initial, intermediate heating, annealing and artificial aging. Strict compliance with these requirements provides metal resistant to high and low temperatures, vibration loads and effects of radiation. One of the important ways to improve the process of heating metal mode is to introduce modern process control system of furnaces, which in turn requires energy-efficient and provides the specified requirements for the heating control algorithms. To correctly predict such algorithms it is necessary to use mathematical models of processes. The purpose of our work is to create a model for using in algorithms of process control system, which enables you to control speed convective heating of metal ingots. For testing and determination of the boundaries of the application of calculations on the model developed in ordinary differential equations were compared by us with the calculations for a reference model based on unsteady heat conduction equation. In this work materials with high heat and low thermal conductivity were examined. We use analytical and numerical methods for solving ordinary differential equations; analytical and finite difference solution of the third boundary value problem for the heat equation. A simplified model of heating materials in the furnace high-speed convection heating, built on ordinary differential equations and allowing at work as part of process control system to calculate speed and the heating mode, to assess of uniformity of heating of ingots to provide these data to the operator or to automatic decision to change the power input, or change the time heating, is offered.

РИНЦ

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования СО РАН
Сибирский федеральный университет

Доп.точки доступа:
Пискажова, Т.В.; Piskazhova T.V.; Портянкин, А.А.; Portyankin А.А.; Belolipetskii V.M.

[Текст] : статья / Г. Г. Крушенко, В. П. НАЗАРОВ // Технология металлов. - 2016. - № 10. - С. 2-7 . - ISSN 1684-2499
   Перевод заглавия: Identification of pool in ingots cast by semicontinuous method of wrought aluminum alloys

УДК

669.536.7

Аннотация: Различные виды продукции (лист, профиль и др.), получаемые методами обработки давлением (прокат, ковка, штамповка и др.) из слитков, отливаемых полунепрерывным способом, широко применяются в аэрокосмической отрасли. При этом в верхней части жидкого металла в кристаллизаторе существует так называемая лунка, представляющая собой конусообразный объем жидкого металла. Опыт показал, что геометрия лунки, ее глубина и форма существенно влияют на формирование структуры и качества слитка. Применение в качестве модификатора нанопорошка нитрида титана, который вводили в расплав в объеме прутка, позволило получить точную геометрию лунки.
Different types of products (sheet, profile, etc.) obtained by means of pressure treatment (rolling, forging, stamping, etc.) of ingots cast by the semicontinuous method, widely used in the aerospace industry. In the upper part of liquid metal in a mold there is a so-called «pool» which is a cone-shaped volume of liquid metal, and its circuit is a solidification front and is a boundary between the liquid metal (above the circuit) and the solid one (lower the circuit). Experience has shown that the geometry of the pool, its depth and shape significantly affect the formation of the structure and quality of such an ingot, so it is necessary to have data about this parameter. Use of the titanium nitride nanopowder that was added into the melt in the rod volume as a modifier made possible to obtain an exact geometry of the pool.

РИНЦ

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования СО РАН
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Доп.точки доступа:
НАЗАРОВ, В.П.; Nazarov V.P.; Krushenko G.G.

[Текст] : статья / Павел Николаевич Якивьюк, Татьяна Валериевна Пискажова, Виктор Михайлович Белолипецкий // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2017. - Т. 21, № 9. - С. 104-113, DOI 10.21285/1814-3520-2017-9-104-113 . - ISSN 1814-3520
   Перевод заглавия: Mathematical model to control rotary crystallizer cooling

УДК

65.011.56

Аннотация: ЦЕЛЬЮ является создание математической модели, описывающей тепловое состояние роторного кристаллизатора и прогнозирующей температуру выходящей заготовки в зависимости от скорости подачи воды для охлаждения. МЕТОДЫ. В работе использовались законы теплопередачи и численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Для управления водяным охлаждением роторного кристаллизатора литейно-прокатного агрегата (ЛПА) и контроля температуры получаемого полуфабриката была выстроена структурная схема для моделирования температуры металла в роторном кристаллизаторе и предложена математическая модель на основе обыкновенных дифференциальных уравнений. ВЫВОДЫ. Проведены и представлены расчеты, которые демонстрируют качественную адекватность модели. Данная модель может быть использована в составе автоматизированной системы управления литейно-прокатным комплексом.
The PURPOSE of the article is creation of a mathematical model that describes a thermal condition of a rotary crystallizer and predicts the temperature of the produced workpiece depending on the feed rate of cooling water. METHODS. The work uses the heat transfer laws and numerical solution methods of ordinary differential equations. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. To control water cooling of the rotary crystallizer of the casting and rolling unit (CRU) and control the temperature of the obtained semi-finished product a block diagram for metal temperature modeling in the rotary crystallizer has been built and a mathematical model on the basis of the ordinary differential equations has been proposed. CONCLUSIONS. Calculations which show qualitative adequacy of the model have been carried out and presented. This model can be used as a part of an automated control system for the casting and rolling complex.

РИНЦ,
Полный текст (доступен только в ЛВС)

Держатели документа:
нститут вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук
Сибирский федеральный университет

Доп.точки доступа:
Якивьюк, Павел Николаевич; Yakivyuk Pavel N.; Пискажова, Татьяна Валериевна; Piskazhova Tatiana V.; Белолипецкий, Виктор Михайлович; Belolipetskii Viktor M.

[Текст] : статья / Е. Н. Васильев, В. А. Деревянко, Д. П. Емельянов // Решетневские чтения. - 2018. - Т. 1, № 22. - С. 231-233 . - ISSN 1990-7702
   Перевод заглавия: INVESTIGATION OF TEMPERATURE REGIME OF BEARING

УДК

621.822

Аннотация: Проведены экспериментальные и расчетные исследования температурного режима подшипника качения электронасосного агрегата.
Experimental and computational studies of the temperature regime of the rolling bearing of the electric pump unit are carried out.

РИНЦ

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования СО РАН

Доп.точки доступа:
Васильев, Е.Н.; Vasil'ev E.N.; Деревянко, В.А.; Derevyanko V.A.; Емельянов, Д.П.; Emel'yanov D.P.

/ P. N. Yakiv'Yuk [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : Institute of Physics Publishing, 2019. - Vol. 537: International Workshop on Advanced Technologies in Material Science, Mechanical and Automation Engineering - MIP: Engineering-2019 (4 April 2019 through 6 April 2019, ) Conference code: 149243, Is. 3, DOI 10.1088/1757-899X/537/3/032094 . -
Аннотация: The article describes an example of a casting and rolling complex. A program has been developed for calculating the temperature of the metal in the casting and rolling complex sites which is based on a mathematical model for controlling the water cooling of a rotary mold in TIA Portal software using an S7-1200 microprocessor controller. Presents the structure and user interface of the program. The program blocks of the rotary mold, as well as the section of water and air cooling are developed, which include design and thermophysical parameters necessary for calculating according to the mathematical model. In this way, the replacement of any of them with a similar one with modified parameters is possible without making changes to the program structure. The program can be used to debug control algorithms. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.

Scopus,
Смотреть статью

Держатели документа:
Siberian Federal University, Institute of Nonferrous Metals and Materials Science, 95 Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660025, Russian Federation
Institute of Computational Modeling, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 50/44 Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Yakiv'Yuk, P. N.; Piskazhova, T. V.; Belolipetskii, V. M.; Nesterov, G. A.

[Текст] : доклад, тезисы доклада / П. Н. Якивьюк [и др.] ; рец. А. В. Мурыгин // ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И МИНЕРАЛЫ - 2018 : Сборник докладов Десятого международного конгресса. В рамках конгресса - три отраслевые конференции / Алюминий Сибири; Золото Сибири; Металлургия цветных, благородных и редких металлов (2018 ; 10.09 - 14.09 ; Красноярск) : Научно-инновационный центр, 2018 . - ISBN 978-5-906314-90-1
   Перевод заглавия: CONTROLLING THE COOLING OF THE ROTARY CRYSTALLIZER
Аннотация: Автоматическое управление охлаждением роторного кристаллизатора должно обеспечить оптимальную температуру металла перед прокаткой. Для этого необходимо создать математическую модель, реализовать её программно и визуализировать. В настоящей статье математическая модель для управления охлаждением роторного кристаллизатора реализована в программном продукте TIA Portal с применением языков программирования FBD и SCL. Разработана мнемосхема процесса, приведено описание структуры программы в ПО TIA Portal, представлен вариант расчёта стационарного режима работы установки на мнемосхеме.
Automatic control of the cooling of the rotary crystallizer should ensure the optimum temperature of the metal before rolling. To do this, we need to create a mathematical model, implement it programmatically and visualize. In this article, a mathematical model for controlling the cooling of a rotary crystallizer is implemented in the TIA Portal software using FBD and SCL programming languages. A mnemonic scheme of process is developed, the description of the program structure in the TIA Portal software is given, the mnemonic diagram is showed a variant of calculating the stationary mode of operation of the installation.

РИНЦ,
Источник статьи

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования СО РАН
Сибирский федеральный университет
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева»

Доп.точки доступа:
Якивьюк, П.Н.; Yakivyuk P.N.; Пискажова, Т.В.; Piskazhova T.V.; Нестеров, Г.А.; Nesterov G.A.; Белолипецкий, В.М.; Belolipetskiy V.M.; Мурыгин, А.В. \рец.\; Алюминий Сибири; Золото Сибири; Металлургия цветных, благородных и редких металлов(2018 ; 10.09 - 14.09 ; Красноярск)
Нет сведений об экземплярах (Источник в БД не найден)

/ V. A. Ivanov, N. V. Erkayev // Journal of Physics: Conference Series : Institute of Physics Publishing, 2019. - Vol. 1399: International Scientific Conference on Applied Physics, Information Technologies and Engineering 2019, APITECH 2019 (25 September 2019 through 27 September 2019, ) Conference code: 156053, Is. 2. - Ст. 022007, DOI 10.1088/1742-6596/1399/2/022007 . -
Аннотация: A model of normal oscillations of a roller moving along the surface at a constant speed in the presence of a liquid lubricant layer is considered. The pressure distribution along the lubricant layer is obtained by integrating the Reynolds equation, taking into account both the tangential and normal speed of the roller relative to the support surface. An analytical solution of this equation is constructed by the method of asymptotic expansion in a singular small parameter. The solution contains both regular terms of the expansion in powers of a small parameter and boundary-layer functions that rapidly decay over time. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.

Scopus

Держатели документа:
Institute of Computational Technologies SB RAS, Akademika Lavrentyeva 6, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
Institute of Computational Modeling SB RAS, Akademgorodok 50/44, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Ivanov, V. A.; Erkayev, N. V.