Разработка и моделирование методов анализа и управления технологическими процессами литейного производства в нестандартных ситуациях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.04, кандидат технических наук Злыгостев, Сергей Николаевич

• Злыгостев, Сергей Николаевич
• кандидат технических наук
• 1994

Оглавление диссертации кандидат технических наук Злыгостев, Сергей Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЗЕРНОВОЙ ОСНОВЫ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

1.1 Влияние технологических свойств песка на качество отливок

1.2 Генезис песчаников

1.3 Модели пористого тела формы

1.4 Существующие подходы к определению фракционного

состава формовочных песков

1.5 О гранулометрических характеристиках

1.6 Анализ информативности гранулометрических характеристик

1.7 Автоматизация гранулометрического анализа

формовочных песков

1.7.1 Полиномиальные модели

1.7.2 Сплайны и их разновидности

1.8 Методы определения характеристик зернового состава по неполному рассеву. Теоретические законы распределения

зерен в песках

1.8.1 Гранулометрия песков

1.8.2 Статистическое оценивание параметров распределения

1.9 Создание базы данных и ее анализ

1.10 Программное обеспечение для автоматизации ситового анализа

ГЛАВА 2.НЕЛИНЕЙНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОТКЛИКА ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Проблема получения адекватной модели при

обработке экспериментальной информации

2.2 Постановка задачи

2.3 Обзор основных подходов к аппроксимации

2.3.1 Линейные модели

2.3.2 Усложнение моделей

2.4 Многофакторная полиномиальная модель

2.5 Нелинейное преобразование отклика

2.6 Степенное преобразование. Поиск параметра преобразования

2.6.1 Методы поиска параметра преобразования

2.7 Метод Ньютона

2.7.1 Выбор начального значения и интервала

варьирования показателя степени

2.7.2 Использование областей комплексных решений

2.8 Некоторые частные случаи

2.8.1 Обработка результатов пассивного эксперимента

2.8.2 Активный эксперимент. Монотонная зависимость

2.8.3 Активный эксперимент. Экстремальная зависимость

2.9 О возможностях реализации метода

2.9.1 Область применения и ограничения

2.9.2 Сравнительный анализ методов

нелинейной аппроксимации

2.10 Применение преобразований для обработки технологической информации

2.11 Программное обеспечение

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ПОИСК КОМПРОМИССНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ ШИХТОВКЕ

3.1 Постановка задачи шихтовки

3.2 Современные методы расчета шихты

3.2.1 Аналитический метод

3.2.2 Графический и графоаналитический методы

3.2.3 Метод подбора

3.2.4 Метод последовательного корректирования

3.3 Поиск оптимального состава шихты. Критерии оптимизации

3.3.1 Симплексный метод

3.4 Расчет шихты для выплавки алюминиевого сплава

3.5 Компромиссы при отсутствии прямого решения

3.6 Технологические предпосылки компромиссов

3.7 Минимизация отклонения от исходных ограничений

3.7.1 Однофакторный и многофакторный компромисс

3.7.2 Методы минимизации отклонения от

исходных ограничений

3.7.3 Выбор целевой функции

3.7.4 Методы нелинейной оптимизации

3.7.4.1 Методы нулевого порядка

3.7.4.1 Методы первого порядка

3.7.4.1 Методы второго порядка

3.7.5 Анализ эффективности и применимость

методов минимизации

3.8 Автоматизация расчета шихты и учета шихтовых материалов

3.9 Особенности шихтовки в литейных цехах

3.10 Шихтовка песков под заданный зерновой состав

3.10.1 Метод моментов

3.10.2 Метод наименьших квадратов

3.10.3 Критерии выбора метода обработки данных

Выводы по главе 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и моделирование методов анализа и управления технологическими процессами литейного производства в нестандартных ситуациях»

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современного литейного производства предполагает детальное изучение формовочных и литейных процессов. Основное внимание уделяется факторам, оказывающим существенное влияние на качество литой продукции. Целенаправленно изучается влияние тех или иных параметров технологического процесса на выход годного литья. Большую часть составляют разработки, ведущие к удешевлению производства отливок, а, следовательно, повышению их конкурентоспособности. В современных экономических условиях снижение себестоимости литых изделий часто сопровождается снижением их качественных показателей. Это происходит вследствие многих причин, основной из которых является снижение качества сырья и обеднение сырьевой базы литейного производства. Необоснованная замена свежих, качественных исходных материалов, будь то формовочный песок или шихтовые материалы для выплавки сплавов, на низкосортные, а также вовлечение в технологический поток большого количества отходов производства может стать критически опасным для качества отливок. Дефицитность и высокая стоимость необходимого сырья заставляет искать пути повышения усвоения отходов производства без существенного снижения качества конечной продукции.

Первоочередной задачей при повторном использовании материалов, прошедших технологический цикл, а значит утративших первоначальный набор свойств, является анализ. Именно анализ позволяет учитывать особенности применения вторичных ресурсов, а иногда и прогнозировать их влияние на свойства отливок. Значительна роль анализа в автоматизированном управлении технологическим процессом.

Огромную пользу при повышении культуры производства и производительности труда могут принести комплексы программно-аппаратных систем, которые позволяют управлять работой отдельных

агрегатов и линий более гибко и оптимально. Известно, что применение автоматизированных систем управления (АСУ) в промышленности сопряжено со значительными трудностями, обусловленными сложностью протекающих процессов и недостаточной информативностью существующих методов контроля и анализа. АСУ определяется как человеко-машинная система [41], в которой машина выполняет рутинную работу, а человек решает нестандартные задачи, требующие творческого подхода. Прежде всего, необходимо отметить, что АСУ имеет дело с информационными потоками, сопутствующими технологической цепочке. Факторами, обеспечивающими в итоге качество отливки, являются как субъективное влияние персонала цеха, так и объективная совокупность технологических факторов протекающих процессов.

Главную роль в обеспечении АСУ полноценной информацией играют методы контроля и анализа, от оперативности и точности которых зависит устойчивое функционирование системы. Многие из существующих методов контроля базируются на устаревших и статистически необусловленных характеристиках систем. Здесь под статистически необусловленными понимаются характеристики, величины которых оцениваются без определения погрешности, либо погрешность в определении оценки превышает допустимую. В некоторых случаях имеет место приближенная оценка уровня факторов, искаженная случайными и систематическими ошибками. В обработку данных зачастую вносятся субъективные погрешности, обусловленные произвольным выбором метода обработки, статистическая значимость которых не позволяет обосновать истинность полученных результатов. Целью данной работы является применение современных подходов в обработке первичной информации, поступающей от подготовительных переделов

литейного производства, а именно, смесеприготовления и подготовки шихты.

Подготовительные подразделения литейного цеха представляют собой одно наиболее важных звеньев технологического потока, поскольку оказывают непосредственное влияние на все последующие звенья. Большая неопределенность в оценке факторов, от которых зависит в конечном счете выход годного литья не позволяет строить какие-либо прогнозы в отношении оптимальности существующей технологии, затрудняет распознавание и выявление причин брака, способствует ошибочным оценкам и, как следствие, приводит к неверным решениям производственных задач.

Большую помощь в работе литейного цеха, особенно в планировании и контроле технологического процесса могут оказать современные персональные ЭВМ. Большинство программ, существующих в настоящее время, реализуют хорошо известные, фактически ставшие стандартными методы расчетов и алгоритмы. Программы для литейного производства можно разделить на два класса: универсальные и специализированные. Для первых характерен охват широкой области проблем литья, от проектирования литниковой системы до моделирования процесса кристаллизации слитка. Такие программы называются системами автоматизированного проектирования (САПР). Реализация САПР — трудоемкое и наукоемкое занятие, требующее привлечения больших материальных и человеческих ресурсов. САПР литейного производства обычно тяжеловесны и требуют применения высокопроизводительных ЭВМ. Более просты специализированные программы, которые решают узкий круг задач, например, выполняют расчет шихты. САПР можно представить как комплекс взаимосвязанных специальных программ, каждая из которых выполняет свои специфические функции, но при этом использует

общие для системы базы данных. В работе научно обоснованы направления расширения функциональных возможностей обоих типов подобных систем.

Основные задачи исследования:

1. Обосновать возможность и необходимость автоматизации зернового анализа формовочных песков;

2. Выявить перечень характеристик фракционного состава формовочного песка, существенно влияющих на его технологические свойства;

3. Разработать методику обработки результатов ситового анализа при рассеве на неполном наборе сит;

4. Промоделировать полидисперсную структуру пористого тела формы методом случайной плотной упаковки твердых сфер и выявить связь распределения частиц по размерам с характеристиками пористого тела;

5. Разработать методологию получения синтетических песков с требуемым зерновым составом из имеющихся компонентов;

6. Обеспечить минимальные отклонения по фракционному составу синтетического песка при условии, что задача синтеза не имеет прямого решения;

7. Разработать методы улучшения адекватности уравнений регрессии, построенных по экспериментальным данным без необходимости проведения дополнительных экспериментов;

8. Создать методическое и программное обеспечение для гранулометрических анализов, компромиссной шихтовки, моделирования полидисперсных структур и нелинейного преобразованию отклика при аппроксимации существенно нелинейных зависимостей.

К защите выносятся:

- методика автоматизированной обработки результатов ситового анализа на полном и неполном наборах сит и обоснование методов корректной аппроксимации результатов рассева;

- метод моделирования пористого тела формы и результаты, полученные на его основе;

- способ минимизации отклонений при компромиссной корректировке ограничений в задаче расчета многокомпонентных смесей;

- алгоритм нелинейного преобразования отклика при обработке данных многофакторного эксперимента.

Заключение диссертации по теме «Литейное производство», Злыгостев, Сергей Николаевич

Выводы к главе 3

1. Проанализированы алгоритмы и программы компромиссной шихтовки, и отмечено, что компромиссный подход может быть целесообразен в условиях использования сырья низкого качества. Целью компромиссов является повышение глубины усвоения разнородного и низкосортного сырья производственным процессом без значительного снижения качества выпускаемой продукции. Благодаря применению компромиссного подхода возможно более оперативное управление сырьевыми ресурсами предприятия.

2. Разработаны методы получения оптимальных компромиссных решений задачи получения смесей заданного состава, в частности металлургических шихт. Рассмотрены области применения и ограничения на использование компромиссного подхода.

3. Показана возможность получения синтетического формовочно песка, либо другого полидисперсного материала путем смешения имеющихся в наличии подобных материалов, но не обладающих необходимым набором свойств. Разработана методика получения синтетического продукта с минимальным отклонением от требуемого фракционного состава. Обосновано применение изложенных методов в смесеприготовительном отделении литейного участка.

4.Рассмотренные идеи интегрированы в автоматизированной системе расчета шихты с возможностью принятия компромиссных решений. Система нашла применение в литейных цехах Синарского трубного завода, ЗАО "НПО Спецсплавов".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.В диссертационной работе большое внимание было уделено решению нестандартных проблем, возникающих в литейном производстве. Основательно проработан вопрос о гранулометрическом анализе формовочных песков и возможностям получения синтетических песков с требуемым зерновым распределением. В работе решена задача автоматизированного компьютерного расчета основных гранулометрических характеристик песков по результатам ситового анализа. Разработаны методы точного и стабильного воспроизведения кривой распределения по дискретному набору ситовых остатков. Для этого применена современная математическая модель — сплайн с растяжением и заданы границы варьирования параметра формы сплайна.

2. Создано программное обеспечение, внедрение которого в практику лаборатории формовочных материалов устранило сложности ручного расчета гранулометрических характеристик при приемке песка.

3. Новым шагом в углублении понимания формовочных процессов является математическое моделирование пористого тела формы. В работе представлен метод построения случайных плотных упаковок сферических частиц, с распределением размеров частиц, близким к реальным пескам. Изучено влияние дисперсии размеров частиц на пористость и координационное число. При моделировании были получены адекватные описания пористой структуры формы.

4. Разработана проблема синтеза зерновой основы формовочной смеси и обоснована методология получения синтетического песка с минимальным отклонением распределения зерен по размерам от заданного. Весьма важной является возможность улучшения качества синтетического песка, поставляемого в литейные цеха. Внедрение методики синтеза формовочного песка на заводе КамАЗ позволило выйти из затруднения, связанного с прекращением поставок необходимого сырья.

5. Методика компромиссных решений задачи шихтовки оказалась полезной для расчета шлаковых смесей для непреравной разливки стали.

6. Регрессионный анализ сложных многофакторных зависимостей, имеющих нелинейные связи факторов с откликом часто приводит к получению неадекватных уравнений регрессии. Нами предложен метод нелинейного преобразования отклика, позволяющий уменьшить остаточную сумму квадратов регрессионного уравнения без проведения дополнительных опытов. Предложен и реализован на ЭВМ сходящийся итерационный процесс, обеспечивающий поиск параметров уравнений регрессии. Способ нелинейного преобразования отклика нашел применение при обработке данных по формовочным пескам, а также использовании метода многофакторного планирования для исследования колебаний массивных и П-образных фундаментов в сторительстве.

7. Все рассмотренные идеи в виде программ интегрированы в учебный процесс кафедры литейного производства по курсам: "Производство литейных расплавов на основе железа", "Моделирование и оптимизация технических систем". Проводятся лекционные и практические занатия студентов с применением ЭВМ и разработанных программ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Злыгостев, Сергей Николаевич, 1994 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Туманский А.Л. Формовочные пески. М.:Машгиз, 1956. — 236 с.

2. Формовочные пески промышленных карьеров СССР / под ред. И.П. Егоренкова. М.:Машгиз, 1960. — 242 с.

3. Foundry sand handbook. 7-th edition. Illinois, USA: AFS, 1963. — 217 p.

4. Романовский C.H. Седиментологические основы литологии. Л.: Недра,1977. — 408 с.

5. Колмогоров А.Н. О логарифмически-нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении // Докл. АН СССР, 1949.т.65, №6. — с.693-696.

6. Филиппов А.Ф. О распределении частиц при дроблении. — «Теория вероятностей и ее применение», 1961, т.6, №3. — с. 299318.

7. Батугин С.А., Бирюков A.B., Кылатчанов P.M. Гранулометрия геоматериалов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. — 173 с.

8. Коузов П.А. Основы анализа дисперсионного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Л.: Химия, 1974. — 280 с.

9. Коузов П.А., Скрябина Л.Я. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей. Л.:Химия, 1983. — 413 с.

10. Берг П.П. Формовочные материалы. М.:Машгиз, 1963. — 407 с.

1 1. Гриффите Дж. Научные методы исследования осадочных пород. М.: Мир, 1971. — 420 с.

12.Хазан Г.Л., Лебедихин A.B. Определение статистических характеристик полидисперсного материала по результатам ситового анализа // Известия ВУЗов. Горный журнал. 1980. №4. — с.125-127.

13.Хазан Г.JI., Лебедихин A.B. Управление свойствами песчаной основы формовочных смесей при производстве отливок из цветных сплавов // Повышение качества отливок из легких сплавов. Межвузовский сборник научных трудов. Пермь, 1977. — с.129-132.

14. Лебедихин A.B. Оптимизация и стабилизация свойств формовочных смесей на основе исследований гранулометрического состава песков и глин. Автореферат, Свердловск, 1981.

15. Хазан Г.Л., Лебедихин A.B., Надервель В.П. Метод и алгоритм шихтовки формовочной смеси // Информационный листок №9685.

16. Хазан Г.Л., Лебедихин A.B., Чудновский И.Д. Разработка алгоритмов АСУ смесеприготовлением // Автоматизация процессов литья и обработки давлением, 1979. — с. 47-51.

17. Pitsch Н. Die Korngroessebestimmung in der Qualitaetspruefung // «QZ: Qual, und Zuferlassigk.» 32, №8, 1982. — s. 397-399.

18. Червоный Б.Г. Выбор формул для вычисления ошибок определения содержания фракций при гранулометрических анализах // Вестн. Харьк. ун-та, №283, 1986. — с. 60-61.

19. Назаров В.И., Нафтулин И.С. Обработка на ЭВМ результатов анализа гранулометрического состава зернистых материалов и механических примесей в присадках // Нефтепереработка и нефтехимия, №2, 1989. — с. 8-9.

20. Жуковский С.С. ' Прочность литейной формы. М.: Машиностроение, 1989. — 288 с.

21. Газопроницаемость формовочных смесей / под ред. П.В. Черногорова. Челябинск. 1970. —72 с.

22. Гуляев Б.Б. Формовочные процессы. Л.Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. — 264 с.

23. ГОСТ 29234.3.-91. Метод определения среднего размера зерна и коэффициента однородности. - Взамен 23409.24-78 в части формовочных песков; введен 01.01.93. М.: Издательство стандартов 1992. - 5 с.

24. Носач A.B. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров. М.: МИКАП, 1994. -— 382 с.

25. Попов Б.А., Теслер Г.С. Приближение функций для технических приложений. Киев: Наукова думка, 1980. —

26. Бор К. Практическое руководство по сплайнам. М.: Радио и связь, 1985. — 303 с.

27. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. М.: Финансы и статистика, 1983. —

28. Справочник по специальным функциям. Пер. с англ. М.: Наука, 1979. — 832 с.

29. Калиткин H.H., Кузьмина Л.В. Среднеквадратичная аппроксимация сплайнами // Математическое моделирование т. 9, №9, 1997 — с.107-116.

30. Калиткин H.H., Кузьмина Л.В. Естественные интерполяционные сплайны высоких степеней // Математическое моделирование т. 9, №6, 1997 — с. 67-81.

31. Худсон Д. Статистика для физиков. М.:Мир, 1970. — 296 с.

32. Петрович М.Л., Давидович М.И. Статистическое оценивание и проверка гипотез на ЭВМ. М.: Финансы и статистика, 1989. — 191 с.

33. Головач A.B., Ерина A.M., Трофимов В.П. Критерии математической статистики в экономических исследованиях. М.: Статистика, 1973. — 135 с.

34. Мутилов В.Н., Степанов Ю.П. К расчету модуля мелкости зерен песка по их удельной поверхности // Заводская лаборатория, 1979. №5. — с.472-473.

35. Степанов A.A., Кузнецов B.C., Гуляев В.Б. Распределение зерен в формовочных песках // Литейное производство, 1974, №9. — с.22-24.

36. Степанов A.A., Абрамов Н.П. Опыт оценки зернового состава формовочных песков. ЛДНТП, 1982.

37. Минимизация в инженерных расчетах на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1981. — 120 с.

38. Карманов В.Г. Математическое программирование. М..Наука, 1986. — 288 с.

39. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979. — 286 с.

40. Федоров В.В. Численные методы максимина. М.: Наука, 1979. — 278 с.

41. Богдан К.С., Горбенко В.Н., Денисенко В.М., Каширин Ю.П. Средства и системы автоматизации литейного производства. М.: Машиностроение, 1981. — 272 с.

42. Курдюмов A.B., Тен Э.Б. Расчет оптимального состава шихты на ЭВМ. М.: Металлургия, 1984. — 72 с.

43. Колобнев И.Ф., Крымов В.И., Мельников A.B. Справочник литейшика / Под ред. Колобнева И.Ф. Цветное литье из легких сплавов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1974. — 416 с.

44. Хазан Г.Л. Поиск компромиссов при расчете оптимальной многокомпонентной шихты для металлургического расплава // Расплавы, 1994. — №1. — с. 67-72.

45. Грушевский В.Г., Маслак A.B. Оперативный расчет оптимальной шихты для черных и цветных сплавов // Литейное производство №4 1998. — с.13.

46. Хемминг Р.В. Численные методы. М.:Наука, 1972. — 400 с.

47. Основы научных исследований в литейном производстве / под ред. А.Е. Кривошеева. — Киев-Донецк: Вища школа, 1979. — 168

с.

48. Романенко В.Н., Орлов А.Г., Никитина Г.В. Книга для начинающего исследователя-химика. Л.".Химия, 1987. — 280 с.

49. Прудковский Б.А. Зачем металлургу математические модели ? М.: Наука, 1989. — 189 с.

50. Коваленко С.А., Щвец Н.С., Хазан Г.Л., Рахлин Ю.Б. Применение метода многофакторного планирования для исследования колебаний массивных и П-образных фундаментов // Строительство и архитектура, 1979, №5. — с.27-31.

51. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. — 568 с.

52. Налимов В. В. , Чернова Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. - М. : Наука, 1965. -340 с.

53. Адлер К. П. , Маркова Е. В., Грановский К. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М. : Наука, 1976. - 279 с.

54. Кацев П. В. Статистические методы исследования режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 1974. - 315 с.

55. Ивоботенко В. А. , Ильинский Н. Ф. ,г- Копылов И. П. Планирование эксперимента в электромеханике. - М. : Энергия, 1975. - 192 с.

56. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. -М. : Мир, 1973. - 957 с.

57. Tukey J. W. Оп the comparative anatomy of transformations. -Ann. Math. Stat. ,1957, 28, 602.

58. Bartlett M. S. The use of transformations. - Biometrics Bulletin, 1947, 3

59. Dolby J. L. A quick method for choosing a transformation. -

Technometrics, 1963, 5.

60. Box G. E. P. , Tidwell P. W. Transformation of the independent variables. - Technometrics, 1962, 4.

61. Бахвалов H. С. , Жидков H. П. , Кобельков Г. M. Численные методы: Учеб. пособие. - М.: Наука, 1987. - 600 с.

62. Хазан Г.Л., Злыгостев С.Н. Линеаризация существенно нелинейных зависимостей при обработке результатов многофакторного эксперимента // Расплавы, 1998. №4. — с.49-51.

63. Антипенко В. И., Хазан Г. Л., Злыгостев С. Н., Антипенко А. В. Обращение уравнений регрессии // Расплавы, 1996. №2. — с.31-37.

64. Antipenko V. I., Khazan G. L., Zlygostev S. N., Antipenko A. V. Inversion of the regression equation // Melts, 1996. — p.91-94.

65. Петрович M. Л. Регрессионный анализ и его математическое обеспечение на ЭВМ. М.: Финансы и статистика. 1982. — 200 с.

66. Попов Ю. Д. Линейное и нелинейное программирование. Киев. Киевский ун-т. 1988. — 190 с.

67. Феофилактова Е. П., Денисов Г. А., Зарогатский Л. П. Обогатительные процессы в производстве абразивных материалов. М.: Недра, 1989. —- 166 с.

68. Орлов Г. М. Автоматизация и механизация процесса изготовления литейных форм. М.: Машиностроение, 1988. — 264 с.

69. Алиевский В.М., Кадушников P.M., Каменин И.И., Алиевский Д.Д. Упаковка сфер // Заводская лаборатория, 1997. №6

70. Каширин В. Б., Козлов Э. В. Компьютерное моделирование структуры и свойств металлических стекол. Влияние формы потенциала взаимодействия // Расплавы, 1994. №1. — с.73-81.

71. Батурин В. П. Новая гранулометрическая шкала для кластических осадков и ее использование при графических построениях. — «Докл. АН СССР», 1943, т.38, №8, с. 277-280.

72. Хазан Г.Л. Инструкция по комплекту «Экспресс». Свердловск, 1989. — 56 с.

73. Хазан Г Л. Яшин О.В. Оперативная обработка на ЭВМ результатов ситового анализа // Информационный листок №100795.

74. Курдюмов A.B., Тен Э.Б. Призводство отливок из цветных сплавов: Расчет оптимального состава шихты для выплавки сплавов цветных металлов. М.: МИСиС, 1981. — 133 с.

75. Леви Л.И., Мариенбах Л.М. Основы теории металлургических процессов и технология плавки литейных сплавов. М.: Машиностроение, 1970. — 496 с.

76. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства. М.: Машиностроение, 1974. — 472 с.

77. Расчет шихты для плавки металлов / Горбунов А.И., Сабуров В.П., Родин A.A., Коршунов В.В. Омск: Омский политехнический институт, 1975. 77 с.

78. Карпов П. М. — Труды / Волгоградский политехнический институт, вып. 3. Литейное производство. Волгоград. 1975. с. 316.

79. Бигеев A.M. Расчет мартеновских плавок (технологическая часть). М.: Металлургия, 1966. —387 с.

80. Липницкий A.M. Плавка чугуна и сплавов цветных металлов. Л.: Машиностроение, 1973. — 192 с.

81.Вентцель Е.С. Исследование операций. — М.: Советское радио, 1972. —552 с.

82. Банди Б. Основы линейного программирования: пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1989. — 176 с.

83. Нит И.В. Линейное программирование. М.: МГУ, 1978. —200 с.

84. Математическое обеспечение ЕС ЭВМ / Инт-т информатики АН БССР. —Минск, 1978. — вып. 17. — 79 с.

85. Математическое обеспечение ЕС ЭВМ / Инт-т информатики АН БССР. —Минск, 1978. — вып. 18. — 86 с.

86. Адлер К. П. , Маркова Е. В., Грановский К. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М. : Наука, 1976. - 279 с.

87. Куприянов Ю.Н., Глотов Е.Б., Навалихина Г.Д. Свойства отливок из магниевых сплавов, полученных по выплавляемым моделям // Литейное производство, 1996. №3. — с.25-28.

88. Злыгостев С.Н. Шихтовка при дефиците шихтовых материалов // Информационный листок №570-98.

89. Хазан Г.Л., Злыгостев С.Н. Моделирование полидисперсных структур // Расплавы, 1998. №4. — с.49-51.

90. Справочник по специальным функциям. Пер. с англ. М.:Наука, 1979. — 832 с.

91. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975. :— 648 с.

Начальная стадия укладки

J* Teer

File Color Wire Points Natural

Статистические характеристики моделей случайной плотной упаковки твердых сфер

Файл Число Средний Отклонение Объем Объем Пористость Число Координаци- Размер модели

сфер диаметр упаковки сфер контактов онное число

P1000._01.spb 1000 0.2 0 8.03 4.19 0.48 2746 5.49 2.00x2.00x2.01

P1000_.05.spb 1000 1 0 999.94 523.6 0.48 2672 5.34 10.00x10.00x10.00

P1000._1.spb 1000 2 0 8008.72 4188.79 0.48 2668 5.34 20.00x20.00x20.02

Среднее 0.48 5.39

Р1000001.эрЬ 1000 0.3 0.00449 42.52 24.83 0.42 2531 5.06 3.00x3.00x4.72

РКХХЮОб.врЬ 1000 1.938 0.0388 12789.62 8811.5 0.31 2199 4.40 25.00x25.00x20.46

РКХХЮГврЬ 1000 2.343 0.03979 19743.99 12725.54 0.36 2276 4.55 30.00x30.00x21.94

Среднее 0.36 4.67

P3000.01.spb 3000 0.2 0 23.26 12.57 0.46 8500 5.67 3.00x3.00x2.58

P3000_.05.spb 3000 1 0 2899.2 1570.8 0.46 8310 5.54 15.00x15.00x12.89

P3000._1.spb 3000 2 0 23259.81 12566.37 0.46 8304 5.54 30.00x30.00x25.84

Среднее 0.46 5.58

Р3000001.врЬ 3000 0.298 0.00252 116.76 71.49 0.39 7931 5.29 5.00x5.00x4.67

Р3000005.врЬ 3000 1.74 0.01905 27106.6 17728.87 0.35 7402 4.94 25.00x25.00x43.37

Р300001.эрЬ 3000 2.281 0.02281 56892.83 36133.86 0.36 7388 4.93 40.00x40.00x35.56

Среднее 0.37 5.05

P1E4_.01.spb 10000 0.2 0 75.56 41.89 0.45 29151 5.83 4.50x4.50x3.73

Р1 Е4_05.БрЬ 10000 1 0 9470.96 5235.99 0.45 28429 5.69 22.00x22.00x19.57

P1E4._1.spb 10000 2 0 75462.06 41887.9 0.44 28404 5.68 45.00x45.00x37.27

Среднее 0.45 5.73

Р1Е4001.эрЬ 10000 0.834 0.00492 10430.38 6481.79 0.38 26967 5.39 18.00x18.00x32.19

Р1Е4005.зрЬ 10000 1.753 0.01037 90128.16 59623.08 0.34 25664 5.13 50.00x50.00x36.05

Р1Е401.эрЬ 10000 3.472 0.0209 705961.4 471198 0.33 25351 5.07 100.00x100.00x70.60

Среднее 0.35 5.20

РЗЕ4_1.8рЬ 30000 2 0 223924.53 125663.71 0.44 86727 5.78 65.00x65.00x53.00

РЗЕ401.зрЬ 30000 2.585 0.00917 932457.79 615217.39 0.34 79734 5.32 100.00x100.00x93.25

<1

Общие статистические характеристики моделей пористых тел

Число сфер Однородные Неоднородные

Пористость Коорд. число Пористость Коорд. число

1000 0.48 5.39 0.36 4.67

3000 0.46 5.58 0.37 5.05

10000 0.45 5.73 0.35 5.20

30000 0.44 5.78 0.34 5.32

> 100 000 0.43 5.85 0.33 5.44

Рабочий вид программы расчета гранулометрических характеристик

Файл Расчет Настройки Помощь

о и В м

Проба

Проба №78 Проба №79 Проба №80 Проба №81 Проба №82 Проба №83 Проба №84 Проба №85 Проба №86 Проба №87 Проба №88 Проба №83 Проба №90 Проба №91 Проба №92 Проба N493 Проба №94 Проба №95 Проба №96 Проба №97 Проба №98 Проба №99 Проба№100 Проба №101 Проба№102

Н + - ж"

Тазик

0,05 0.063 0,1 0,16 0,2 0,315 0,4 0,63 1,0 1,6 2,5

ЛПзск] fjGran2

0.5 0.5 о.7б; 0.8 0.8 0.8 0.94 1.04 IT i

3.5 4.7 39.4

0.4 8.44 48.3

0.5 16.4 48.9

0.3 0 84 0.94

ПС О С 7 О

24.3 8.64 1.2 0.3 0.04 0.04 0 0

29.4 3.1 0.14 0.04; 0: 0 0 0

0.94 2.8 4.3 22.7 42.6 i 10.8: 1.4 0

IO ОЛ .07 СЛ 1С ОЛ :. О ЛЛ 1 ол пел пол л

^ Отчет

Печать Закрыть

Проба №98

Р=0.26мм Я =0.21 мм Р=132.01 кв.см/г М=75.57 Ко=45.59% Ку=70.68% К«=0.00% Сред. =0.21 мм Дисп.=1 .39

1.14 100

1.24 90

1.5: 80

1.6 70

1.64 60

1.7

Ы1

1 /.

1.8 40

1.9 30

2.13 20

2.34 10

2.34 0

2.54

^г-----

Í

-р.—

/ i

-/-—L

' 7

Т"7'Т"

Ж::

0.050.063 0.1

0.160.;

0.31 т. 4

"в. i—С5ГГГ-—пгп-гг—тпг

5.54 47.4 21.24 2.5 1.64 9.4 10.14 1 7 0 44 0 44

аг 0.84 0.14

""U.Ü4""

0.5 0.44

u.lw 0.2 0 04

' u.u4

о о

0.63 1 1.6 2.5

и Ü

0 0

0 0

"3

Докамен... fr Giandb

Ч

iaoi

ЧО

Я ta о

о

¡n>

Сй

о

Процедура поиска минимума суммы квадратов отклонений при степенном преобразовании отклика методом Ньютона. Представлен один шаг итерационного процесса.

Ввод исходных данных : массива факторов X и вектора откликов У

( т V1

X := {ШАБРИ^ хро\у) У Ш=Ж>Р1Ш( уро\у ) \ - 0.. rows(Y) - 1 С IX -X/

Начальный этап обработки : попытка получить полиномиальную модель

В := С-ХТ-У УИ Х-В ББ ро1у - ]Г - У1^)2 ро1у = 3.3817-103 \ := 0.. со^Х) - 1 '

40.97366 45.67838 "7.19866 9.23002

Для реализации алгоритма Ньютона производится численная оценка производных первого и второго порядков. Задается приращение Ь используемое для расчета лен П и правой

Ь := 0.05

пс ~ 0.5 п1 := пс-( 1 - Ь) пг г пс-( 1 +• Ь) Ы = пс - п! Ьг пг - пс

Начало итерации

:= (У^)пЬ

Г-" Р2 := ---- " ' " пп = пс - эс = 7.46563-10 2А пп = 0.50017

Ы ■+• Ьг Ы-Ьг Р2

п1 = ( У.)П

У 1

пг ( у.у

У 1_1 У''

пс = ( у.у

V - У*'

В - с- (хт. ■г) УИ = Х-В пЬ : 1 п

Ие(8) ] : = 1т( Б) := < v гт + П

В := С- ! Т ■г) УК : = Х-В пЬ 1 п 2>

Ке( Э ) \ : = 1т( Э) вг = л/г-г + П

В := С- (хт ■г) УК : = Х-В пЬ : 1 п 2,

Ке(Б) 1ш( Б) ее - л/г-г + П

яг — к1

2-ЯГ. 4- ЯГ

п

Модель, полученная в результате аппроксимации

/ 9.8

1

f( а,Ь,с) = (В„ + Bj-a + B2-b + B3-c)n YR^ - f(Xj j ,Xj 2 ,Xj 3) B=

SS power := 2 (Y, - Yi^)2 SS power - 7.46563-10~2< SS poly = 3.3817-103 ' °'2

= 1.. cols(X) - 1 min (x<j> ) mean ( X<' > ) max (x<i>

0 4.6875 9.5

1.5 5.5125 9.8

0 4.59375 9.9

a = 0,0.1.. 9.5

800 720 640 560

а, 1.5,4.6) m

f( a, 5.5, 4.6) 400

£аД8, 4i) 320 240 160 80

Q 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные для нелинейной аппроксимации

Зависимость осыпаемости полифосфатных смесей на жидком стекле с каолином [87]

Каолин,% Жидкое стекло,% ТПФН,% Осыпаемость, %

0 4 0 0.25

2 4 0 0.5

2 4 3 0.2

2 4 5 0.1

2 4 10 0.05

4 б 8 0.05

6 6 12 0.05

Отчет программы при расчете многокомпонентной шихты Пример 1.

Расчет шихты симплекс методом линейного программирования

Исходные данные для расчета

Компоненты Цена 31 Мд Мп Ре

Алюминий АО 735 0. 50 0. 00 0 .00 0. 50

Силумин СИЛ-2 770 11. 50 0, .00 0 .50 0. 70

Лигатура А1-Мп 768 0. 53 0 .00 10 .00 0. 68

Возврат АЛ22 415 1. 17 12. .86 0 . 00 0. 90

Минимум в шихте 0. 80 4 .50 0 .10 0. 00

Максимум в шихте 1. 30 5, .50 0 .40 0. 70

Найдено оптимальное решение Компонентный состав:

Компонент кол-во,%

Алюминий АО 56.12

Силумин СИЛ-2 0.12

Лигатура А1-Мп 0.99

Возврат сплава АЛ22 42.77

Итого 100.00%

Элементный состав:

Элемент кол-во,% [пи. п. . .тах]

0 .800 [0. 8. . .1 .3]

Мд 5 .500 [4. 5. . .5 .5]

Мп 0 . 100 [0. 1. . .0 .4]

Ге 0 .673 [0. 0. . .0 • 7]

Стоимость шихты = 598.50

Пример 2.

Расчет шихты симплекс методом линейного программирования с компромиссами

Исходные данные для расчета

Компоненты Цена 31 Мд Мп Ее

Алюминий АО 735 0. 50 0 .00 0 .00 0. 50

Силумин СИЛ-2 770 11. 50 0 .00 0 .50 0. 70

Возврат АЛ22 415 1. 17 12 .86 0 .00 0. 90

Возврат АЛЗ 440 5. 30 0 .44 0 .75 0. 97

Минимум в шихте 0. 80 4 .50 0 .10 0. 00

Максимум в шихте 1. 30 5 .50 0 .40 0. 70

Прямое решение отсутствует !

Найдено решение при однофакторном компромиссе Компонентный состав:

Компонент кол- -во, %

Алюминий АО 52 . , 13

Возврат сплава АЛ22 34. , 54

Возврат сплава АЛЗ 13. .33

Итого 100.00%

Элементный состав:

Элемент

кол-во, % [пи-П...тах]

Мд Мп Ее

1.371 4.501 0.100 0.701

[0.8. [4.5. [0.1. [0.0.

.1.3] .5.5] .0.4] .0.7]

Стоимость шихты = 585.13 Отклонение = 1.08947

Пример 3.

Расчет шихты симплекс методом линейного программирования с компромиссами

Исходные данные для расчета те же, что и в примере 2.

- II -

Прямое решение отсутствует !

Найдено решение при многофакторном компромиссе Компонентный состав:

Компонент

кол-во,

Алюминий АО 53.53

Возврат сплава АЛ22 34.60 Возврат сплава АЛЗ 11.88

Итого

100.00%

Элементный состав:

Элемент

кол-во,% [пи_п...тах]

Мд Мп

Ре

1.302 4.501 0. 089 0. 694

[0.8. [4.5. [0.1. [0.0.

.1.3] .5.5] .0.4] .0.7]

Стоимость шихты = 58 9.25 Отклонение = 0.44191

Пример 3.

Нелинейный поиск состава шихты с минимумом отклонений Исходные данные для расчета те же, что и в примере 2. - // -

Прямое решение отсутствует !

Найдено решение с минимумом отклонений Компонентный состав:

Компонент

кол-во,

Алюминий АО 52.33

Силумин СИЛ-2 0.00

Возврат сплава АЛ22 34.33

Возврат сплава АЛЗ 13.33

Итого

Элементный состав:

100.00%

Элемент

кол-во,% [пап...тах]

Мд Мп Ре

1.370 4.474 0.100 0.700

[0.8. [4.5. [0.1. [0.0.

.1.3] .5.5] .0.4] .0.7]

Стоимость шихты = 589.25 Отклонение = 0.10398

результатов научно-исследовательской работы в народное хозяйство

Город __" "^й?*^*^ 1998 г.

Мы, нижеподписавшиеся, представитель Уральского государственного технического университета (должность, фамилия, инициалы)_асп. ЗлыгОСТев С.Н._

и представитель организации (наименование, должность, фамилия, инициалы), принявшей результаты работ для внедрения ОАО "Уралмаш", Ниомет, ведущий инженер. Яшин О.В._

составили настоящий акт в том, что установленный объем внедрения результатов работы (указать

наименование работы, № темы или договора)_разработка методов компьютерной обработки

гранулометрических анализов кварцевых формовочных песков по ГОСТ 2138-91_

выполнен_(год, месяц, число)

В результате (указать наименование внедренных мероприятий, в том числе № авторских

свидетельств)_разработка и установка программного продукта для обработки

результатов ситового анализа кварцевых формовочных песков с применением персональных ЭВМ_

__|_ожидаемый фактический

годовой экономический эффект составил (тыс. руб.)_

и достигнуто (указать: экономия металлов, сырья, улучшение качества, условий труда и другие показатели) улучшение условий труда._

Расчет годового экономического эффекта произведен в соответствии

Расчет экономической эффективности прилагается.

Работа рекомендуется для внедрения на предприятиях_

_машиностроительных, черной и цветной металлургии

Ответственным от предприятия-заказчика по дальнейшему использованию результатов работы является (должность, фамилия, инициалы)_^^_

ъуниверситета