Библиографическое описание:

Мостовой В. Д. Расчет в EXCEL раскроя препрегов в производстве композитных трубчатых изделий // Молодой ученый. — 2015. — №24.1. — С. 71-73.

 

Машиностроение предъявляет все более жесткие требования к конструкционным материалам, особенно это касается оборонной и высокотехнологичных отраслей промышленности. В связи с данной тенденцией всё большее применение получают композиционные пластики, номенклатура и методы производства которых расширяются с каждым годом.

Ставший традиционным метод намотки препрегов на дорны с последующей полимеризацией в высокотемпературных печах при производстве трубчатых изделий (рис. 1.) включает операцию раскроя волокна, которая непосредственно влияет на толщину стенок, а, соответственно, на геометрические размеры и механические характеристики.

Толщина препрегов как правило варьируется в пределах от 0,063 до 0,4 мм, а толщина стенки готового изделия от 0,9 мм до 5мм и более. При этом в зависимости от условий эксплуатации подбираются различные сочетания наматываемых препрегов, которые могут быть ориентированы продольно, радиально или под некоторым углом. Изменение толщины монослоя препрега ведет к необходимости пересчета раскроя. В условиях производства продукции широкой номенклатуры необходимо расчет автоматизировать с решением задачи подбора оптимального соотношения слоев препрега.

С целью минимизации времени расчёта в таблицах EXCEL была разработана программа автоматизированного подбора оптимального соотношения слоёв, количества оборотов и длин препрегов. Задача решается методом нелинейного программирования с помощью функции «Поиск решений»

Рис.1. Углепластиковые трубы

 

Рис. 2. Листинг программы

 

Исходными данными являются внутренний и наружный диаметры трубок, толщины монослоев материалов, применяемых при намотке. В качестве выходных переменных выступает количество слоёв каждого материала, заданное в бинарном виде на каждый оборот, то есть 1- оборот выполняется, 0 - оборота нет. Программа производит расчёт длины ленты на каждый оборот с корректировкой на количество уже намотанных слоёв препрега по формуле Li=π*d(i-1), где d(i-1)- диаметр, полученный после намотки предыдущего оборота. Итоговая длина рассчитывается как сумма длин по каждому обороту.

Целевой функцией является квадрат разности значения необходимой толщины стенки и рассчитанной, исходя из расчетного количества слоёв. Важным моментом является задание правильных ограничений в меню параметров функции «Поиск решений».  Алгоритм расчёта является достаточно простым, однако при большом количестве расчетов позволяет уменьшить трудозатраты и разброс готовых изделий по геометрическим размерам и механическим характеристикам.

Программа полностью не исключает работу инженера-конструктора. После подбора оптимальной схемы намотки необходимо определить ориентацию и рассчитать упрочняющие косынка и клинья в местах конструкторских баз, которые в дальнейшем подвергаются шлифовке для обеспечения сборки изделий.

Поэтому актуальна задача расширения возможностей программы путем создания алгоритмов для отдельных изделий с дальнейшим созданием общего алгоритма в профессиональной среде программирования. Данная работа будет осуществляться по мере накопления опыта производства трубчатых изделий из композиционных пластиков.

В работе предложена методика и программа в электронных таблицах Excel для рассчета раскроев препрегов как для цилиндрических, так и для конических трубок из композиционных пластмасс. Работа используется непосредственно в производстве и может служить для решения подобных задач в других отраслях промышленности.

 

Литература:

  1. Варшавский В. Я. Углеродные волокна, изд. 2-е. – М. 2007. -500 с.
  2. Кудрявцев Г. И. Армирующие химические волокна для композиционных материалов./ Г. И. Кудрявцев, В. Я. Варшавский, А. М. Щетинини, М. Е. Казаков./ Под . ред. Акад. Г. И. Кудрявцева. М.: Химия, 1992. – 236 с.
  3. Гончаров А. Ю. Excel 7.0 в примерах. М.: Питер. 1996. – 256 с.
Основные термины (генерируются автоматически): трубчатых изделий, подбора оптимального соотношения, EXCEL раскроя препрегов, расчет выпуска продукции, кафе «Домашние блины», целью создания кафе, создания кафе «Домашние, метод намотки препрегов, таблицах excel, Расчет издержек, производстве трубчатых изделий, композитных трубчатых изделий, длин препрегов, Похожая статья, себестоимости продукции, рассчета раскроев препрегов, Толщина препрегов, производства трубчатых изделий, производстве хлебобулочных изделий, оптимального соотношения слоёв.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle