Разработка системы автоматизации моделирования процессов холодной объемной штамповки

• Автор: Лексутов, Илья Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА И СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

1.1. Особенности технологических процессов холодной объемной штамповки

1.2. Современные системы автоматизированного моделирования процессов обработки металлов давлением.
1.3. Метод верхней оценки при расчете технологических параметров процессов обработки металлов давлением.

1.4. Расчет плоских схем деформирования

1.5. Расчет и моделирование процессов осесимметричной деформации

1.6. Расчет объемных задач обработки металлов давлением.

1.7. Гибридные методы расчетов.

1.8. Расчет процессов обработки металлов давлением методом конечных элементов

1.9. Выводы и постановка задач исследования
2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПРОЦЕССА, РАСЧЕТНЫХ МЕТОДИК И АЛГОРИТМОВ.
2.1. Общая структура модели процесса холодной штамповки.
2.2. Моделирование процессов с плоскими схемами деформирования
2.3. Моделирование процессов с осесимметричными схемами
2.4. Моделирование формоизменения заготовки.
2.5. Методика расчета многопереходных процессов штамповки
2.6. Напряженное состояние заготовки
2.7. Определение момента разрушения заготовки .
2.8. Определение деформирующей силы для процессов прямого и обратного выдавливания
2.9. Алгоритм вычисления технологических параметров процесса штамповки
2 Разработка методики вычисления интенсивности деформаций
2 Реализация методики расчета интенсивности деформаций.
2 Разработка методики и программного модуля для ввода и обработки экспериментальных данных по искажению координатной сетки
2 Выводы
3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ
3.1. Структура и функции системы.
3.2. Разработка пользовательского интерфейса программы.
3.3. Разработка модуля ввода графической информации
3.4. Формат файлов модуля ввода графической информации.
4. ВЕРИФИКАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК, АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ
4.1. Расчет процесса многоканального прессования
4.2. Анализ процесса холодного обжима трубной заготовки .
4.3. Анализ комбинированного выдавливания фасонной детали из кольцевой заготовки .
4.4. Расчет двухпереходпого процесса холодной объемной штамповки
4.5. Анализ процесса высадки конического фланца на трубной заготовке
4.6. Анализ процесса высадки пластины .
4.7. Анализ комбинированного выдавливания изделий из цилиндрических заготовок
4.8. Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ . ПРОЦЕССОВ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ .
5.1. Методика проведения экспериментов
5.2. Результаты экспериментального исследования
5.3. Выводы .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Рогт позволяет сделать несколько вариантов одного и того же процесса для выявления оптимального. Этому способствуют параметризованность свойств модели и удобная структура данных проекта. Все данные сохраняются в одном файле и могут быть перенесены с компьютера на другой (также и при помощи Интернета). База данных материалов содержит более 0 марок сталей, десятки сплавов цветных и тугоплавких металлов. Оборудование может быть разнообразным, например, механические и гидравлические молоты, элекгровысадочные машины, ковочные вальцы и прокатные станы. Число независимо движущихся инструментов достигает четырех, что позволяет моделировать такие технологические процессы, как облойная и безоблойная объемная штамповка, ковка, гибка, вальцовка, прессование профилей, прокатка в калибрах, электровысадка п др. Графический постпроцессор программы позволяет анализировать формоизменение металла в течение всего процесса деформирования включая: векторное поле течения металла, поля скоростей, напряжений, деформаций, скоростей деформаций, температуры в заготовке, распределение контактных давлений па поверхности инструмента, графики деформирующей силы по составляющим, работы деформирования, геометрические размеры заготовки и инструмента, лагранжеву сетку. На примере прессования с активными силами трепня (рис. Программный продукт МБС. БирегРо^е реализует альтернативный подход к моделированию процессов ковки, позволяющий представить режим обработки до принятия окончательных решений по технологической оснастке и организации самого процесса. Этот метод имеет значительные преимущества с точки зрения экономии времени и затрат [1]. Рис. МБС. БирегРо^е представляет собой современную компьютерную систему для моделирования штамповки, которая позволяет моделировать трехмерные процессы объемной формовки. При помощи программы оценивается влияние выбора штамновой оснастки и режима обработки на типичные характеристики процесса штамповки: пластические деформации, конечная форма и свойства заготовки, размер облоя. Кроме этого существует возможность увидеть процесс зарождения дефектов (складок и незаполнений полостей штампа). При разработке данной системы был применен эйлеров подход вместо традиционного МКЭ, по причине того, что штамповка - это по своей природе высоконелинейный динамический переходный процесс, характеризующийся большой объемной деформацией и постоянно меняющимися граничными условиями. Эйлеров метод заключается, в отличие от МКЭ, в том, что расчетная сетка неподвижна, а материал заготовки протекает сквозь ее ячейки. Благодаря чему программа в наибольшей степени приспособлена для решения задач, связанных с большими пластическими деформациями. Кроме того, данный подход полностью исключает необходимость применения различных методов регенерации расчетной сетки, которые считаются проблемным местом в системах трехмерного моделирования штамповки основанных на МКЭ. Представление внешней поверхности автоматически улучшается, отражая изменения формы и сложности детали в процессе моделирования прессования. Кроме специализированных программ, таких как рассмотренные выше, являющиеся самыми популярными и развитыми, используются другие программные продукты [2] Программы Deform, Forge, Finel, Press Form, Splen-S (Press), Auto Forge, VeraCAD и др. ОМД. Программы созданы на базе конечноэлементных моделей, но из-за сложности природы таких процессов моделирование ограничивается изучением отдельных стадии, проводится на коротких заготовках, рассматривается главным образом прямое прессование с введением допущения о неизменности размеров очага пластической деформации. Также следует отметить применение для моделирования процессов ОМД среды ANSYS. Данный программный продукт является действительно универсальным средством для проведения расчетов МКЭ многих физических и технологических процессов. Программа широко применяется и для моделирования множества различных процессов штамповки. Широко известен модуль LS-Dyna предназначенный для решения высоконелинейных задач штамповки с упрочнением материала.