ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ КАМНЕЙ

Титов А.Г., Потапенко А.Н. (БелГТАСМ, г.Белгород, РФ)

Известно, что в силу ограниченности материальных ресурсов, которые можно направлять на исследовательские работы, на развитие новых технологий и производств, в стране в середине 90-х годов были определены приоритетные направления развития науки и техники. Одна из существующих проблем в процессах производства строительных материалов, изделий и конструкций, связана с энергосбережением. При этом один из возможных путей снижения потребления энергоресурсов при производстве керамических изделий, кирпичей, камней и др. на стадиях прессования связан с оптимизацией процесса прессования порошкообразных смесей, а также оптимизацией форм изделий, например, для пустотелых камней.

Решение задачи, связанной с оптимизацией процесса прессования изделий из порошка с целью их получения с более равномерной плотностью по объему, возможно с помощью математического моделирования или экспериментальных исследований. Значительный интерес представляет поиск и разработка упрощенных моделей, позволяющих уйти от решения сложных нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, но при этом  дающих возможность получить адекватное решение исследуемой задачи.

Цель данной работы заключается в математическом моделировании процесса прессования пустотелых камней и в проектировании штампов прессового оборудования для строительного комплекса. Основой математической модели является уравнение движения, учитывающее особенности вязкоупругой среды. Для решения дифференциального уравнения в частных производных используется метод конечных разностей.

Для одномерного случая исследуется процесс одностороннего и двухстороннего прессования порошкообразной смеси. При этом определяется распределение плотности по координате и времени. Результаты расчетов показывают преимущество двухстороннего прессования изделий.

Для плоского случая исследуется характер распределения плотности в зависимости от расположения пустот в изделии. В отличие от первого случая, где решается задача динамики исследуемого процесса, во втором случае решается стационарная задача. Результаты расчетов показывают, что при расположении полостей в изделии в области приложения усилия прессования, образуются зоны с существенно-неравномерной плотностью. Это может привести к возникновению трещин из-за неравномерной усадки в процессе обжига. При смещении полостей в противоположную сторону от действия усилия прессования характер распределения плотности значительно улучшается.

Таким образом, можно проектировать конструкцию изделия с учетом оптимального расположения полостей при более равномерной плотности.