Расчет значений напряжения течения металла на основе кривых упрочнения с использованием компьютерной программы

Программа предназначена для создания компьютерной базы, содержащей информацию о напряжении течения сталей и сплавов. В ней создан каталог, в котором марки сталей разделяют на три группы: конструкционные стали; инструментальные стали; нержавеющие стали. Конструкционные стали разделяют на подгруппы: конструкционные стали обыкновенного качества, нелегированные качественные, легированные, подшипниковые, а инструментальные - на подгруппы: инструментальные нелегированные углеродистые стали, легированные, быстрорежущие.

Для добавления марки стали в Каталог необходимо выполнить следующее:

Вне программы создается папка для хранения информации по каждой марке стали. Ее имя должно содержать: наименование марки стали, [литературный источник] (например, [1] - Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. - М: Металлургия, 1976. - 488 с.), номер страницы, номер рисунка.

В данную папку необходимо поместить файлы с рисунками, отредактированными в соответствии с требованиями, представленными ниже.

Используя сканированное изображение рисунка с кривыми упрочнения требуется с помощью любого графического редактора получить растровый рисунок по размерам, не превышающий прямоугольную область, имеющую 630х500 точек по горизонтали и вертикали соответственно.

Как правило, рисунок содержит несколько графиков (а, б, в...). Необходимо расположить их таким образом, чтобы изображение практически полностью занимало отведенное для него окно программы. Недопустим различный масштаб по горизонтали и вертикали при изменении размеров рисунка.

Подготовленный указанным образом рисунок необходимо сохранить в файл с именем Исходный рисунок.jpg

При увеличении графиков (а, б, в...) требуется, чтобы каждый из них не превышал прямоугольную область, имеющую 750х400 точек. Полученные изображения графиков сохраняют в файлы с именами 1.bmp, 2.bmp, 3.bmp...

Далее необходимо переместить созданную папку вместе с сохраненными в ней рисунками кривых упрочнения в папку программы Каталог и все дальнейшие действия выполнять непосредственно в программе: Файл -Каталог – <Имя созданной папки> - Исходный рисунок.jpg

 

 

Рисунок 3.1 - Окно исходной информации

 

 

 

Рассмотрим последовательность определения , при заданных значениях факторов . В окне, на рис.3.1, указываются единицы измерения для и , а также вид представления экспериментальной информации.

В таблицах в правой части окна задаются имеющееся на координатных осях количество значений ,их величины и маркировка. Задается также химический состав стали, если он указан. Информация сохраняется нажатием кнопки «Сохранить». Переход к следующему окну осуществляется нажатием кнопки «Далее».

На следующем этапе в окно (см. рис. 3.2) поочередно подаются рисунки, помеченные буквами а, б, в. В нем для всех узловых точек координатных осей ставятся в соответствие значения и в единицах, указанных на координатных осях, а также в единицах растрового изображения, которые определяются программно. Сначала вводится количество узловых точек на оси абсцисс. При этом с помощью переключателя поочередно выбирается каждое значение узловой точки , затем наводится курсор мыши на вертикальную линию, проходящую через соответствующую узловую точку на оси абсцисс рисунка, и выполняется щелчок левой кнопкой мыши. В результирующую таблицу автоматически заносится значение абсциссы узловой точки в единицах растрового изображения, а на самом рисунке вычерчивается вертикальная линия. Аналогичные действия выполняются и для оси ординат.

Графическая визуализация построенных линий необходима для обеспечения максимально точного совпадения построенной сетки, которая выполняется другим цветом, по отношению к цвету линии исходной координатной сетки. При необходимости указанные значения уточняют. Аналогичные действия выполняются для всех рисунков помеченных буквами а, б, в. Информация сохраняется нажатием кнопки «Сохранить». Переход к следующему рисунку осуществляется переключателем в верхней части окна. После того, как получена информация для всех рисунков, нажатием кнопки «Далее» выполняется переход к следующему окну.

На основе полученной информации для любой точки, лежащей на графике, можно определить абсциссу и ординату в растровых единицах, а затем рассчитать их в единицах, указанных на координатных осях. Для этого разработано окно программы, показанное на рис.3.3. В правом верхнем углу окна имеются переключатели для выбора текущих значений . На точку графика, соответствующую выбранным значениям факторов, необходимо навести курсор, и щелкнуть левой кнопкой "мыши". Программа вычисляет значение напряжения течения металла (), а после нажатия кнопки "Поместить в таблицу" заносит его в соответствующую ячейку таблицы, вид и размеры которой предопределены исходной информацией. Аналогично выполняется получение информации при всех требуемых значениях факторов.

 

Рисунок 3.2 - Окно построения координатной сетки

 

 

Рисунок 3.3 - Окно снятия экспериментальной информации и контрольного построения сплайн – кривых

 

 

Рисунок 3.4 - Окно расчета напряжения течения металла при требуемых значениях скорости, степени деформации и температуры на основе экспериментальной информации

 

 

Далее выполняется сплайн-интерполяция полученной информации и построение сплайн - кривых в окне рис.3.3. Цвет кривых выбирается таким образом, чтобы их было хорошо видно на фоне исходных кривых. Если ход исходной кривой упрочнения достаточно сложный, например, имеются перегибы, и сплайн - кривая неточно ложится на исходную кривую, то можно увеличить число вертикальных координатных линий, соответствующих заданным значениям . Расширив и уточнив, в случае необходимости, информацию, добиваются полного совпадения интерполяционной кривой с исходной.

Рассчитанные значения , найденные при всех возможных вариантах изменения значений факторов, предусмотренных в исходной информации (см. рис.3.3), автоматически передаются в соответствующую таблицу в окне на рис.3.4. В правой части окна рис.3.4, в соответствующие поля вводятся значения степени деформации , скорости деформации и температуры , при которых требуется определить экспериментальное значение напряжения течения металла .

Использование компьютерной программы, реализующей поэтапную сплайн-интерполяцию табличной информации [8], окна которой представлены на рис. 3.1-3.4, позволяет наиболее точно получить значения на базе экспериментальных кривых упрочнения в зависимости от требуемых значений факторов .