Министерство образования и науки Украины
Высшее государственное учебное заведение
Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры
Кафедра металловедения и обработки материалов
КУРСОВАЯ РАБОТА
по курсу:
«Основы научных исследований и организация научного эксперимента»
Задача:
«Синтез математической модели для стали 4СП »
Выполнила: ст.гр.831ПМ
Камлук Ирина
Проверил: профессор Дубров Ю.И.
Днепропетровск 2012
Оглавление
1. Введение
2. Характеристика стали 4Сп
3. Изделия из стали 4Сп
4. Критерии, характеризующие механические свойства
5. Область компромисса
6. Вывод
1. Введение
Назначение данной программы – предоставить пользователю элементарный сервис по сбору, вводу, хранению и анализу данных, получаемых в ходе процесса построения модели явления.
Предполагаемый сценарий построения модели явления включает следующие этапы:
1) постановка задачи;
2) параметризация задачи;
3) построение математической и вербальной модели явления в виде системы одноместных функциональных зависимостей между параметрами и описания предполагаемых механизмов, лежащих в основе этих зависимостей.
Этап постановки задачи включает: определение предметной области, к которой принадлежит исследуемое явление; формулировка названия задачи; построение вербального описания внешней стороны исследуемого явления; определение целей моделирования.
Этап параметризации предполагает формирование списков неуправляемых, управляемых и целевых параметров явления.
Описание параметра включает: название параметра; кодовое имя, под которым параметр будет фигурировать в математической модели; рабочую размерность параметра; нижний и верхний пределы изменения параметра, а также вербальное описание параметра.
Этап построения математической модели явления предполагает формирование системы одноместных взаимозависимостей между параметрами. Для каждой зависимости предполагается определить: название, параметр-аргумент, параметр-функцию, значения остальных параметров. После этого производится экспертная оценка зависимости, заключающаяся в построении описывающей её кривой. Следующий шаг – формализация введённой кривой, предполагающая построение соответствующей ей аналитической зависимости. После чего выбираются реперные точки модели и проводятся эксперименты, на основании полученных экспериментальных данных и статистических оценок построенная модель корректируется. Процесс повторяется до достижения требуемой адекватности математической модели.
После построения математической модели может возникнуть необходимость в анализе влияния отдельных параметров на показатели качества. Здесь используется оценка влияния, основанная на разности максимального и минимального значения показателя качества (целевого параметра) при изменении в заданном интервале выбранного независимого параметра и фиксировании значений остальных параметров.
2. Характеристика стали 4СП
Марка: Ст4сп
Классификация: Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества.
Применение: Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей. Балки двутавровые, швеллеры, угловая сталь.
Химический состав в % материала Ст4сп
| С | Si | Mn | Ni | S | P | Cr |
| 0.18-0.27 | 0.15-0.3 | 0.4-0.7 | до 0.3 | до 0.05 | до 0.04 | до 0.3 |
Общая характеристика марки стали
Конструкционная сталь, общее название группы сталей, предназначенных для изготовления строит, конструкций и деталей машин или механизмов. Конструкционная сталь, применяемая для строит, конструкций, должна обладать хорошей свариваемостью, в связи с чем содержание в ней углерода не должно превышать 0,25%; подразделяется науглеродистую
и низколегированную (до 5% легирующих элементов) повышенной прочности, а также в зависимости от назначения — для мостостроения и каркасов высотных зданий.Конструкционная сталь, используемая в машиностроении, по химическому составу классифицируется на углеродистую и легированную (хромистая, хромоникелевая и др.); по методу изготовления — на деформируемую и литейную; по условиям работы — на конструкционную, жаропрочную, нержавеющую (коррозионностойкую), износостойкую. В зависимости от содержания углерода различают низкоуглеродистую цементуемую сталь (0,1—0,25% С) и так называемую улучшаемую сталь (0,25—0,45% С); для некоторых деталей (например, пружин, рессор) применяется сталь с более высоким содержанием углерода (0,5—0,65% С). По степени легированности сталь для машиностроения делят на низко- (до 5% легирующих элементов), средне- (5—10%) и высоколегированную (более 10%). Детали машин, изготовленные из стали, как правило, подвергают термической обработке. В зависимости от значения и характера воспринимаемых деталью нагрузок к стали предъявляются требования необходимого уровня прочности [sв может достигать 2,5—3 Гн/м2 (250—300 кгс/мм2 ],пластичности, ударной вязкости, предела выносливости, свариваемости, прокаливаемости.
Данная марка стали является сталью конструкционная углеродистая обыкновенного качества.
Поставляется по ГОСТ 380 - 71.
Марки углеродистой стали обыкновенного качества содержат в своем обозначении буквы "Ст", означающие "Сталь"; цифры, указывающие условный номер марки в зависимости от химического состава стали; буквы "кп", "пс", "сп", означающие степень раскисления ("кп" - кипящая, "пс" - полуспокойная, "сп" - спокойная).
В обозначении марки стали буквы "кп", "пс" означают кипящая и полуспокойная сталь (спокойная сталь индекса в виде букв не имеет). Буквы указывают на способ и степень раскисления.
Стали различаются по химическому составу: кипящая сталь почти не содержит кремний (Si < 0,05 %), спокойная содержит нормальное количество кремния (Si - 0,12-0,30 %), полуспокойная - 0,05-0,10 %. Кипящая сталь, как менее раскисленная, содержит больше кислорода. Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение по качеству, часто применяется вместо кипящей и спокойной.
В данном случае, Ст4сп - это спокойная сталь, которая, как правило, раскисляется марганцем, кремнием и алюминием;
Кипящая сталь - раскисляется только марганцем; полуспокойная - марганцем и алюминием.
3. Изделия из стали 4СП
Трубы квадратного сечения с размерами внешних стенок 140 мм отличаются по толщине используемой стали (4, 5, 6, 7 и 8 мм). Все изделия сделаны из углеродистой стали обыкновенного качества Ст4СП. Сталь прошла спокойное раскисление (марганцем и кремнием), что дает ей преимущества спокойной стали, но, вместе с тем, лишена ее недостатков. Замкнутый квадратный стальной профиль имеет хорошие прочностные характеристики, что делает возможным его использование в качестве внешних и внутренних каркасов при строительстве. Благодаря ровным краям к каркасу легко прикрепить отделочные панели и другие материалы без дополнительной деформации.
Вес стальных труб является табличной величиной, указанной в ГОСТ 8639-82 и составляет для
o труб с толщиной 4 мм – 17,46 кг/мп
o с толщиной 5 мм – 21,7 кг/мп
o с толщиной 6 мм – 25, 89 кг/мп
o с толщиной 7 мм – 28,57 кг/мп
o с толщиной 8 мм – 32,29 кг/мп
Труба профильная - это пустотелый профиль прямоугольного, квадратного или овального сечения. Наиболее распространенные виды труб данного типа - прямоугольная труба и квадратная труба.
Это незаменимое изделие при изготовлении металлоконструкций. Оно относится к трубному прокату, но чаще всего используется не для транспортировки рабочей среды, а для монтирования металлических конструкций разной степени сложности, она обладает высокой прочностью на изгиб.
Благодаря своей форме, ее можно использовать для самых сложных конструкторских решений, к тому же такой элемент будет всегда смотреться красиво и эстетично. Квадратная или прямоугольная труба способна исполнять функцию конструктивного несущего элемента, благодаря четырем рёбрам. При этом не происходит деформации самой трубы, что немаловажно. Такую разновидность металлопроката как труба профильная в СПб можно увидеть в декоративных элементах зданий, как составляющую часть металлоконструкций, таких как лестницы, заборы, фонари ее часто используют при возведении мостов и фонтанов в нашем городе.
И квадратная труба, и прямоугольная труба может быть изготовлена из стали марки 4сп. Эта сталь обладает высокой прочностью, может работать под давлением и при температуре от -70 до +425 °С, кроме того, эта сталь не имеет ограничений по свариванию. Труба профильная 4Сп используется как несущий элемент в ответственных конструкциях, ее часто используют для витрин и стеллажей. Эта труба профильная, цена на которую вполне соотносима с ценой обыкновенной черной трубы, имеет ряд преимуществ, основное из которых более высокая прочность на изгиб. Поэтому на многих производствах, сегодня налажено изготовление профильных труб из стали 4сп.
4. Критерии, характеризующие механические свойства