Circuit design of transformation and transfer processes in heterogeneous medium

Abstract

Стаття присвячена дослідженню можливості використання принципів схемотехнічного проектування при моделюванні внутрішніх процесів, що протікають в гетерогенному середовищі. Сучасні складні об’єкти в машинобудуванні (елементи, процеси, вузли, суміші, сплави тощо) можуть бути представлені у вигляді важливих схем, під якими розуміється сукупність елементів і зв’язків між ними. Такі схеми дозволяють створювати однозначну модель об’єкта. Крім того, принципові схеми дозволяють оптимізувати їх (отже і об’єкти) у процесі побудови: змінювати кількість елементів; змінювати характеристики елементів. Основна перевага такого підходу випливає з того, що в даний час існують спеціальні програми, в тому числі комп’ютерні, що дозволяють будувати такі моделі на підставі мети функціонування об’єкта, що проектується, і можливостей його створення. Схемотехнічне проектування в механіці – це створення принципової схеми майбутнього об’єкта (методи, пристрої, речовини), який, будучи виконаним (виготовленим), дозволить об’єкту досягати поставленої мети. Розглянутий процес перетворення та перенесення інтенсивного параметра в гетерогенних середовищах на прикладі поширення в них пружних коливань та теплових процесів, що є цікавим з погляду моделювання процесів, що відбуваються в даних середовищах при їх дефектоскопії акустичним інфрачервоним термометричним методом, який заснований на взаємодії дефектів структури з акустичними хвилями. При цьому на їхніх межах генерується теплова енергія, що є індикатором не тільки наявності тріщин, а й їхнього напряму та розвитку. При моделюванні пошкоджень типу тріщин та руйнувань у виробах з неметалевих гетерогенних матеріалів введені спеціальні додаткові елементи, що імітують порушення суцільності конструкції – релейні елементи.

The article is devoted to the study of the possibility of using the principles of circuit design when modeling internal processes occurring in a heterogeneous medium. Modern complex objects in mechanical engineering (elements, processes, components, mixtures, alloys, etc.) can be represented in the form of circuit diagrams, which are understood as a set of elements and relationships between them. Such schemes make it possible to create an unambiguous model of this object. In addition, circuit diagrams allow you to optimize them (and hence objects) in the process of construction: change the number of elements; change the characteristics of the elements. The main advantage of this approach stems from the fact that at present there are special programs, including computer programs, that make it possible to build such models based on the purpose of the functioning of the designed object and the possibilities of its creation. Circuit design in mechanics is the creation of a concept diagram of a future object (method, device, substance), which, when completed (manufactured), will allow the object to achieve its goals. The process of transformation and transfer of an intensive parameter in heterogeneous media is considered, using the example of the propagation of elastic oscillations and thermal processes in them, which is interesting from the point of view of modeling the processes that take place in these media during their flaw detection by the acoustic infrared thermometric method, which is based on the interaction of structural defects with acoustic waves. At the same time, thermal energy is generated at their boundaries, which is an indicator not only of the presence of cracks, but also of their direction and development. When modeling damage such as cracks and fractures in products made of non-metallic heterogeneous materials, special additional elements are introduced that simulate structural integrity violations – relay elements.