Ильющенко Александр Федорович – членкорреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, генеральный директор.
Ул. Платонова, 41, 220005, Минск
Aliaksandr F. Ilyushchanka – Correspondent Member of National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Engineering), Professor, General Director.
41, Platonov Str., 220005, Minsk
Булойчик Василий Михайлович – доктор технических наук, профессор, начальник центра моделирования военных действий.
Пр. Независимости, 220, 220057, Минск
Vasyl M. Buloychyk – D. Sc. (Engineering), Professor, Head of the Center for simulation of military operations.
220, Nezavi si mosti Ave., 220057, Minsk
Кривонос Олег Константинович – кандидат военных наук, заместитель генерального директора.
Aleh K. Kryvanos – Ph. D. (Military Science), Deputy of General Director.
Петюшик Евгений Евгеньевич – доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора по научной работе.
Yauheni Ya. Piatsiushyk – D. Sc. (Engineering), Pro fessor, Deputy of General Director for Research.
41, Platonov Str., 220005, Minsk
Рассмотрен один из подходов к моделированию процесса смешивания полидисперсных порошков, включающих три основные фракции различных размеров, форма которых приближается к сферической. Такой подход позволяет снизить материальные издержки на стадии разработки технологических процессов смешивания благодаря уменьшению количества проводимых экспериментов. Для получения наиболее равномерного смешивания при минимальном времени технологического процесса в основу разрабатываемой модели положена целевая функция за определенное число итераций смешивания композиции получения требуемой плотности (максимально возможной) упаковки смешиваемых частиц твердой фазы.
С целью разработки модели процесса смешивания использовался один из эвристических алгоритмов – метод отжига метала. В качестве представительного элемента модели принята элементарная ячейка в виде гексогонально плотно упакованных частиц вокруг одной, введенной в состав композиционного материала (в небольшом количестве, от 5 до 15 %) в качестве модификатора. Модель формализована с условием усреднения размеров частиц в пределах каждой из фракций, а также морфологии их поверхности. Количество итераций переупаковки частиц рассчитывается по вероятности получения минимального объема пустот в составе представительного элемента и равномерности распределения модифицирующего элемента.
Сопоставление значений, полученных в ходе моделирования, с измеренными значениями результатов перемешивания на конкретном смесителе позволят сформировать шкалу соответствия результатов моделирования режимам работы технологического оборудования. Это обеспечит возможность прогнозирования целесообразных режимов смешивания еще на этапе разработки технологического процесса при колебаниях характеристик поставляемого сырья и тем самым создать методологические основы для формирования системы управления качеством изготовления гетерогенного композиционного материала. Модель может быть адаптирована для полидисперсных порошков с содержанием более трех основных фракций.
The article considers one of the approaches to modeling the process of mixing of polydisperse powders, which includes three main fractions of different sizes, the shape of which is close to spherical. The work is aimed at reducing material costs at the stage of development of mixing processes by reducing the number of experiments. Aiming to obtain the most uniform mixing with the minimum time of the technological process, the model is based on the target function for a certain number of iterations of mixing of the composition to obtain the required (maximum possible) density of the package of mixed solid particles.
To develop a model of the mixing process, one of the heuristic algorithms – the “metal annealing method” – was used. As a representative element of the model, an elementary cell in the form of several hexagonal densely. Packed particles around one introduced into the composition of the composite material (in a small amount, from 5 to 15 %) as a modifier was adopted. The mo del is formalized with the condition of averaging the particle sizes within each fraction, as well as the morphology of their surface. The number of particle repackaging iterations is calculated by the probability of obtaining the minimum amount of voids in the representative element and the uniformity of distribution of the modifying element.
Comparison of the values obtained during the simulation with the measured values of the mixing results on a specific mixer will form a scale of compliance of the simulation results with the operating modes of the process equipment. This will make it possible to predict the appropriate mixing modes at the stage of development of the technological process with the possible system of fluctuations in the characteristics of the supplied raw materials and, thereby, to create a methodological basis for the formation of quality management of manufacturing heterogeneous composite material. The model can be adapted for polydisperse powders with the content of the main fractions of more than three.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.