Оптимальное проектирование и управление технологическим процессом нагрева под индукционную закалку изделий сложной геометрической формы

Диссертация посвящена совместной оптимизации конструктивных параметров индуктора и алгоритмов программного управления для обеспечения высокого качества процесса индукционного нагрева под закалку изделий сложной геометрической формы по объему закаливаемого слоя при отсутствии локальных перегревов и превышений пределов по термическим напряжениям. Разработана новая методика решения задачи совместной оптимизации конструктивных параметров и режимов функционирования индуктора, позволяющая обеспечить максимально достижимую точность нагрева поверхностного слоя ответственных деталей сложной геометрической формы в процессе нагрева под поверхностную закалку с учетом технологических ограничений на максимально допустимые температуры и термонапряжения;разработана методика и вычислительная технология решения на основе альтернансного метода задачи совместной параметрической оптимизации конструкции и алгоритмов управления индукционной установкой для поверхностной закалки ответственных деталей в условиях равномерной оценки целевого множества конечных температурных распределений вдоль границы упрочняемого слоя заготовки сложной геометрической формы;разработана методика численного решения нелинейных задач управления на временных интервалах движения по ограничениям, позволяющая контролировать отсутствие локальных перегревов и превышения допустимых термических напряжений в каждый момент времени по объему закаливаемого слоя заготовки сложной геометрической формы;разработаны численные итерационные процедуры для совместного решения задач оптимального проектирования конструктивных параметров и управления током индуктора, реализованные в пакете MATLAB с интеграцией двумерных нелинейных моделей взаимосвязанных электромагнитных и температурных полей, а также полей термических напряжений, разработанных в пакете ANSYS.