Научные исследования и моделирование процессов обработки давлением и разрушения в программе LS-DYNA

Обработка металлов давлением - группа технологических процессов, в результате которых изменяется форма металлической заготовки без нарушения её сплошности за счёт относительного смещения отдельных её частей, т. е. путём пластической деформации.

Обработка металлов давлением (ОМД) является основной частью технологических процессов различных отраслей промышленности. Прокаткой обрабатывает примерно 75-80% всего выплавляемого черного металла и до 60% цветного; ковкой 20-25 % черного металла; прессованием 40% цветного металла; объемной штамповкой 15-20 % выплавляемого металла. Штампованные изделия составляют 60-85% массы тепловозов и электровозов, автомобилей, самолетов, тракторов и др.

Основные процессы обработки металлов давлением:

• горячая и холодная объемная штамповка;
• ковка;
• осадка заготовки;
• прессование, формовка, выдавливание, экструзия;
• прокатка;
• прокатка фасонных профилей;
• волочение проволки;
• волочение труб;
• вытяжка заготовки с уточнением стенки;
• листовая холодная штамповка;
• гибка;
• гибка с растяжением, с торцевым поджатием, эластичной средой;
• изготовления гнутых профилей - профилирование заготовки (традиционное профилирование, СИ, МИД);
• волочение профилей в фильерах и роликах;
• вытяжка заготовки без утонения стенки;
• раздача труб;
• редуцирование, обжим;
• отбортовка;
• разделительные операции (рубка);
• деформирование биметаллических заготовок

Одно из направлений развития процессов обработки давлением - использование математического моделирования. Математическое моделирование является наиболее совершенным и эффективным методом моделирования, открывая путь для применения современных мощных методов математического анализа, вычислительной математики и программирования при исследовании и оптимизации технологических процессов. В настоящее время количественные методы исследования проникают практически во все сферы человеческой деятельности, а математические модели становятся средством познания основных закономерностей реального мира.

Моделирование позволяет оптимизировать температурно-скоростные, учитывающие напряжённо-деформированное состояние, условия процессов, проектировать оптимальные технологии. Этому способствует адекватность моделей технологического процесса, а также точное описание реологического поведения металла в условиях горячей деформации.

Современная форма математического моделирования - это моделирование на компьютере с использованием математических методов. Вычислительные машины дали учёным мощное средство для математического моделирования. Математические модели являются основой моделирования. Развитие методов математического моделирования и оптимизации технологических процессов обработки металлов давлением в сочетании с широким внедрением персональных компьютеров позволяют создавать уникальные программы, позволяющие в автоматизированном режиме моделировать процессы пластического формоизменения, исследовать напряжённо-деформированное состояние, температурные поля при обработке металлов давлением.

Для решения задач обработки металлов давлением наиболее эффективным в настоящее время является применение программ, основанных на методе конечных элементов. К таким программам можно отнести LS-DYNA, ABAQUS и др.

Применение программы Ls-dyna в процессах обработки металлов давлением можно посмотреть здесь

Галерея решенных задач по применению программы Ls-dyna в процессах обработки давлением приведены здесь