Расчет в EXCEL раскроя препрегов в производстве композитных трубчатых изделий | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №24 (104) декабрь-2 2015 г.

Дата публикации: 15.12.2015

Статья просмотрена: 130 раз

Библиографическое описание:

Мостовой В. Д. Расчет в EXCEL раскроя препрегов в производстве композитных трубчатых изделий // Молодой ученый. — 2015. — №24.1. — С. 71-73. — URL https://moluch.ru/archive/104/24063/ (дата обращения: 22.08.2018).

 

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): EXCEL, оборот.


Похожие статьи

Особенности вычисления временных интервалов в Excel

Рассмотрены различные варианты определения количества полных лет, месяцев и дней между датами с помощью формул Excel...

Применение методов скользящей средней, экспоненциального...

Данную задачу можно также решить, используя пакет «Анализ данных» Excel, инструмент «Экспоненциальное сглаживание».

Решение задач оптимального раскроя средствами MS Excel

В статье рассматривается методика решения задачи оптимального раскроя материалов на заготовки средствами MSExcel. Ключевые слова: математическая модель...

Статистический анализ партии обработанных изделий в MS Excel

Статистические методы управления качеством являются обязательным элементом современных систем менеджмента качества, внедряемых на российских предприятиях...

Использование электронных таблиц «Excel» в настройке станков...

Опыт использования станков с ЧПУ показал, что эффективность их применения возрастает при повышении точности, усложнении условий обработки...

Сводные таблицы в MS Excel 2013 | Статья в сборнике...

В последних версиях Excel, с целью оптимального использования машинной памяти, сводные таблицы, создаваемые на основе одной и той же таблицы исходных данных...

Мультипликативный метод оценки стоимости компании

- Не учитывает специфические аспекты ведения бизнеса компании. С появлением большего количества акций компаний различных секторов экономики растет оборот акций этих компаний...

Проблемы и перспективы развития торгового оборота между США...

Ключевые слова: торговый оборот, американо-китайские отношения, несбалансированность

Модель считается точной, т. к. < 5 %. Используем пакет MS Office Excel 2016 — Данные...

Учет успеваемости студентов вуза средствами VBA в системе Excel

1. Берндт Г., Каинка Б. «Измерение, управление и регулирование с помощью макросов VBA в Word и Excel» 2008 г.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Особенности вычисления временных интервалов в Excel

Рассмотрены различные варианты определения количества полных лет, месяцев и дней между датами с помощью формул Excel...

Применение методов скользящей средней, экспоненциального...

Данную задачу можно также решить, используя пакет «Анализ данных» Excel, инструмент «Экспоненциальное сглаживание».

Решение задач оптимального раскроя средствами MS Excel

В статье рассматривается методика решения задачи оптимального раскроя материалов на заготовки средствами MSExcel. Ключевые слова: математическая модель...

Статистический анализ партии обработанных изделий в MS Excel

Статистические методы управления качеством являются обязательным элементом современных систем менеджмента качества, внедряемых на российских предприятиях...

Использование электронных таблиц «Excel» в настройке станков...

Опыт использования станков с ЧПУ показал, что эффективность их применения возрастает при повышении точности, усложнении условий обработки...

Сводные таблицы в MS Excel 2013 | Статья в сборнике...

В последних версиях Excel, с целью оптимального использования машинной памяти, сводные таблицы, создаваемые на основе одной и той же таблицы исходных данных...

Мультипликативный метод оценки стоимости компании

- Не учитывает специфические аспекты ведения бизнеса компании. С появлением большего количества акций компаний различных секторов экономики растет оборот акций этих компаний...

Проблемы и перспективы развития торгового оборота между США...

Ключевые слова: торговый оборот, американо-китайские отношения, несбалансированность

Модель считается точной, т. к. < 5 %. Используем пакет MS Office Excel 2016 — Данные...

Учет успеваемости студентов вуза средствами VBA в системе Excel

1. Берндт Г., Каинка Б. «Измерение, управление и регулирование с помощью макросов VBA в Word и Excel» 2008 г.

Задать вопрос