Предисловие к книге «Расчеты процессов обработки металлов давлением в Mathcad (решение задач энергетическим методом)». Автор: Шестаков Н.А.

В современных условиях трудно представить себе инженера или научного работника, не использующего Mathcad. При помощи этого пакета выполняют не только простые и вспомогательные расчеты, но и довольно сложные расчеты и научные исследования, использующие комбинации разных численных алгоритмов и аналитических преобразований.
В учебном пособии Mathcad использован как основной инструмент для решения задач обработки металлов давлением энергетическим методом, применение которого без Mathcad затруднено. Именно с Mathcad создаются условия для массового использования энергетического метода в технологических расчетах. При этом решения становятся более информативными и позволяют охватить не только анализ силовых условий деформации, но и произвести расчет размеров пластической зоны, размеров заготовки после деформации, оценить кинематику течения и распределение локальных характеристик деформированного состояния, а также решать задачи течения металла в несколько полостей. В этом можно было убедиться, изучая содержание предлагаемого учебного пособия.
В предлагаемом учебном пособии входной язык и приемы работы с Mathcad являются как бы фоном, на котором решаются разнообразные задачи обработки металлов давлением. Тем не менее, задачи подобраны таким образом, что их математическая формулировка имеет общенаучное значение: решение алгебраических и дифференциальных уравнений, анализ функций, поиск их экстремумов, численное и аналитическое дифференцирование и интегрирование, выполнение операций с матрицами, аппроксимация и интерполяция табличных данных, решение задач на оптимизацию с использованием линейного программирования.

Совсем не случайно в 2010 году компания PTC выкупила Mathcad  и создала на его базе интегрированное с Creo Parametric и другими модулями PTC Creo интегрированное приложение. В Mathcad развиты методы решения математиче­ских задач без их про­граммиро­вания, что позволяет исключить программиста в системе «специалист (инженер)  программист  компьютер«. От специалиста (поль­зователя) не требу­ется знания язы­ков программирования, достаточно осво­ить при­бли­жённый к есте­ст­венному входной язык системы, а программист становится лишним звеном. Mathcad обладает развитым пользовательским интерфейсом, простотой освоения и рассчитан на освоение через са­мообразование. Появление программ типа Mathcad положило начало развитию такого прогрессивного явления, как разделение людей сидящих за компьютером на пользователей и программистов. Это произошло благодаря уникальному свойству Mathcad – возможности описания математиче­ских алго­рит­мов в естественной математической форме с применением об­щеприня­той символики, что де­лает программный документ, видимый на экране дисплея, похожим на тексты технических книг и научных ста­тей. Такой подход значительно облегчает восприятие ма­тематической сущности решаемой задачи и избав­ляет пользователя от изучения промежуточ­ных языков программирования (Фортрана, Бейсика, Пас­каля и др.). Представленные в удобном интерфейсе математические обозначения, действующие в режиме реального времени, средства анализа единиц измерения и мощные функции выполнения инженерных расчетов позволяют инженерам и проектно-конструкторским группам документировать и передавать инженерные математические расчеты, параметры конструирования и знания о проектируемой детали или сборке.

Приложение Mathcad к решениям PTC Creo является программным обеспечением для выполнения технических расчетов, которое позволяет делать то, что программное обеспечение для работы с электронными таблицами, презентациями и текстовые редакторы просто не могут — это приложение позволяет представлять сложные инженерные вычисления в понятной и привычной человеку форме. Эти выполняемые в режиме реального времени и представляемые в понятной форме вычисления интегрируются с диаграммами, графиками, текстом и изображениями в единый, интерактивный, профессионально оформленный документ.

Поэтому полагаю, что силы, затраченные на изучение материалов учебного пособия, будут оправданы, и принесут пользу в других областях учебной и инженерной деятельности.

Желаю успехов!

СОДЕРЖАНИЕ

 ВВЕДEНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕОРИИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

1.1. Уравнения для напряжений,  деформаций и связи между ними
1.2. Граничные условия для напряжений и перемещений
1.3. Кинематически возможные перемещения и статически допустимые напряжения
1.4. Работа пластической деформации и законы сохранения энергии при ОМД
1.5. Аппроксимация кривых упрочнения
1.6. Экстремальные принципы для кинематически возмож­ных перемещений и статически допустимых напряжений
1.7.Линеаризация  формулы  интенсивности  деформаций
1.8. Задание на выполнение индивидуальных расчетно-практических работ
1.9. Пример расчета двухэтапного процесса деформации

2. ВЕРХНЯЯ ОЦЕНКА НАГРУЗОК В ПРОЦЕССАХ ОМД

2.1. Исходные допущения
2.2. Осадка  цилиндрических  заготовок (первое приближе­ние)
2.3. Осадка цилиндрических заготовок (второе приближение)
2.4. Открытая прошивка
2.5. Закрытая прошивка
2.6. Осадка кольцевых заготовок
2.7. Осадка короткого параллелепипеда
2.8. Определение полей напряжений, соответствующих кинематически допустимым полям перемещений (сравнение с результатами решения задач ОМД «инженерным» методом[14])

3. ВЕРХНЯЯ ОЦЕНКА НАГРУЗОК В ПРОЦЕССАХ ОМД ПУТЁМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ ЖЁСТКИМИ НЕДЕФОРМИРУЕМЫМИ БЛОКАМИ

3.1. Исходные   предпосылки и основные  расчетные уравне­ния .
3.2. Основные правила построения кинематически возмож­ных полей   скоростей и годографа скоростей
3.3. Применение метода верхней оценки для решения техно­логических задач

4. РАСЧЕТЫ В MATHCAD

4.1. Примеры расчета силы деформации в Mathcad и сопоставление с результатами прибли­женных ре­ше­ний
4.2. Решение уравнений в среде Mathcad
4.3. Решение дифференциальных уравнений
4.4. Программирование в Mathcad
4.5. Векторы и матрицы
4.6. Исследование распределения накопленной деформации методом координатных сеток
4.7. Аппроксимация и интерполяция расчетных и экспери­ментальных данных
4.8. Расчет ресурса пластичности
4.9. Приложение 1. Команды главного меню Mathcad
4.10. Приложение 2. Встро­ен­ные опе­ра­торы
4.11. Приложение 3. Предопределенные и систем­ные переменные
4.12. Приложение 4. Встроенные функции Mathcad

5. КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ОСВОЕНИЮ ЭНЕРГЕТИЧЕ­СКИХ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОМД

5.1. Общие рекомендации к выполнению курсовой работы
5.2. Методические рекомендации
5.3. Содержание курсовой работы
5.4. Исследование энергосиловых и кинематических пара­метров процесса прямого выдавливания в условиях плоской деформации
5.5. Исследование энергосиловых и кинематических пара­метров процесса   прямого выдавливания в условиях осесим­метричной деформации
5.6. Исследование энергосиловых параметров процесса штам­повки в открытых штампах стержневых поковок (удли­нен­ных в плане)
5.7. Исследование энергосиловых параметров процесса штамповки в от­крытых штампах при осесимметричной деформации  (поковок круглых в плане)
5.8. Сжатие слоя между коническими поверхностями
5.8. Выдавливание через коническую матрицу
Приложения к главе 5
Приложение  1. Варианты схем выдавливания и штамповки
Приложение 2. Исходные данные к вариантам схем выдавливания иштамповки
Приложение 3. Механические свойства сталей
Приложение 4. Пример оформления титульного листа

6. ЗАДАЧИ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОМ ПРОИЗВОД­СТВЕ

6.1. Формулировка основной задачи линейного программи­рования
6.2.  Геометрический метод решения задач линейного программирования
6.3. Оптимизация производственной программы кузнечно-штамповочного цеха
6.4. Оптимизация технологических параметров горячей штамповки
6.5. Задачи на раскрой
6.6. Задача о компьютерах
Список литературы

Ознакомиться с содержанием и скачать книгу можно ЗДЕСЬ