Производство  ->  Машиностроение

Исследование процессов обработки металлов давлением в программе LS-DYNA

Процессы ОМД находят широкое применение во многих отраслях промышленности: судостроении, вагоностроении, авиастроении, машиностроении и др. К примеру, автомобиль на 75-80 % состоит из деталей полученных методами ОМД.
К процессам обработки металлов давлением относят процессы горячей и холодной штамповки, ковки, осадки, прокатки, вытяжки, прошивки, гибки и многие другие. К отдельным методам обработки металлов давлением можно отнести процессы изготовления гнутых профилей получаемые на профилегибочных станах.

Несмотря на очень широкое применение методов обработки давлением сами процессы еще не полностью изучены, что сдерживает разработку рациональных технологий, позволяющих оптимизировать технологический процесс изготовления изделий и снизить расходы для их производства. В первую очередь это связано со сложностью процессов, происходящих при пластическом течении металла при ОМД. Исследованию пластического деформирования посвящено немало научной литературы, где выводятся расчетные значения для различных процессов ОМД. К сожалению, теоретические значения можно вывести только для относительно простых процессов и со значительными допущениями, например, к процессам вытяжки, гибки, осадки и к заготовкам простой формы: плоского квадратного листа, круглой формы, цилиндра. При применении заготовок более сложной формы и применению более совершенных методов обработки давлением данные формулы уже не работают или дают значительную погрешность и не могут применяться при разработке рациональных технологий. Применяемые в теории ОМД различные приближенные методы сложны в освоении и требуют тщательного подхода при их применении.

Выходом из этой ситуации является использование программ основанных на методах конечных элементов. Наилучшая в своей области - это программа LS-DYNA. Программа предназначена для расчетов динамичных, быстротекучих, задач физики и процессов, имеющих значительную нелинейность, и идеально подходит для решения задач обработки металлов давлением, поскольку течение пластической деформации в процессах обработки металлов давлением обладает значительной нелинейностью.

LS-DYNA позволяет моделировать практически все процессы обработки давлением, начиная от простой подгибки или осадки заготовки заканчивая деформацией многослойных сплавов или деформацией взрывом. При этом в отличие от теоретических расчетов, где есть значительные ограничения по размерам и форме заготовок здесь практически нет ограничений. Это связано с тем, что при построении конечно-элементой модели выполняется разбиение заготовки любой сложности на элементарные ячейки (пирамиды, треугольники, четырехугольники и др.). Таким образом, расширяя области применении этой программы.

Моделирование процессов ковки, штамповки и других процессов обработки металлов давлением в программе LS-DYNA позволяет вычислить все необходимые параметры: НДС в заданной точке детали и деформируемого инструмента в любой момент времени, а также энергетические параметры процесса, значения силы и моментов, нормальных и касательных сил, контактные значения процесса и многое другое, что необходимо при создании оптимального технологического процесса, для глубокого анализа и понимания процессов, имущих место в заготовке при пластическом деформировании металла. 

Основные сложности моделирования в LS-DYNA это наличие большого количества разнообразных таблиц и параметров, необходимых для ввода, что требует весьма высокой степени подготовки и глубокого понимания процесса и необходимость высокопроизводительных вычислительных компьютеров для их решения.

Параметры статьи

Адрес источника: http://dynaomd.ru/

постоянная ссылка на статью: http://www.po4itaem.ru/art/2198_stat.html