Актуальность проблемы

Об импортозамещении в России говорили давно, но после 24 февраля 2022 года активное движение в эту сторону стало необходимостью. Для госучреждений и многих российских компаний возник вопрос перехода на отечественное программное обеспечение. Среди причин перехода на российское программное обеспечение выделяют несколько основных: обеспечение национальной безопасности и суверенитета, противодействие санкциям и поддержка отечественных разработчиков.

На Российских предприятиях для моделирования операций листовой штамповки использовали такие программные продукты, как AutoForm (Швейцирия), PamStamp (Франция-Чехия), LS-Dyna (США), российского аналога не было.
Российская компания «КванторФорм» с 1991 занимается разработкой программного обеспечения для моделирования процессов обработки металлов давлением. Имеется опыт разработки ПО QForm для моделирования объемной штамповки и прокатки (используется в России и более 50 стран). В настоящее время компания ООО «КванторФорм» предлагает варианты комплектации программы для моделирования технологий горячей и холодной объемной штамповки, ковки, раскатки, прокатки, вальцовки, термообработки и прогноза микроструктуры, а также для моделирования прессования профилей, раскатки колец и программный продукт для автоматизированного параметрического создания 3D моделей экструзионных матриц. Основные статьи экономии при использовании моделирования: ускорение разработки и запуска в производство (ускорение в 10 раз и более для сложных изделий); обеспечение большей эффективности и качества при более низкой стоимости технологии.

У компании Кванторформ имеется задел по разработке модуля по моделированию листовой штамповки, но требуются исследования для создания функционала, аналогичного или превышающего зарубежные аналоги. Остро стоит вопрос по разработке базы данных отечественных марок сплавов и создания их моделей. Для этого требуется проведение большого количества испытаний листовых металлов

Научные и научно-технические задачи проекта

На данный момент для моделирования процессов пластического формообразования листовых заготовок в ПО QForm используется изотропный критерий пластичности Губера-Мизеса и анизотропный критерий Хилла (1948). На первом этапе выполнения проекта будут проведены комплексные испытания для определения физико-механических (в том числе для определения пластической анизотропии) и технологических свойств различных материалов (алюминиевые сплавы, стали), которые необходимы для создания базы данных материалов в ПО QForm. Выбор материалов для исследований определяется наиболее востребованными материалами для ракетно-космической и автомобилестроительной отраслей, конкретные марки материалов будут выбраны в зависимости от доступности (но будет рассмотрено не менее 3 различных марок). Целью проведения технологических испытаний является определение предельных деформационных возможностей материалов в конкретных технологических процессах, так будет определена глубина лунки по Эриксену, предельный коэффициент отбортовки, предельный коэффициент вытяжки, а также диаграммы предельных деформаций (FLD). После определения параметров имеющихся в ПО QForm моделей материалов будет проведена их верификация для исследуемых материалов путем моделирования основных процессов пластического формообразования (гибки, вытяжки, отбортовки и др.).

Целью второго этапа является интеграция в ПО QForm существующих анизотропных критериев пластичности, которые уже доступны в зарубежных программах, например, Хилла (1979), Барлата (1991), Банабика (2005) и др. Планируется разработать алгоритмы и интегрировать в ПО QForm не менее 2 дополнительных моделей материала. Выбор конкретных моделей материалов будет осуществлен на основании анализа опыта применения критериев пластичности для моделирования процессов листовой штамповки. Как и на первом этапе, будут проведены комплексные испытания для определения физико-механических (в том числе для определения пластической анизотропии) и технологических свойств различных материалов (алюминиевые сплавы, стали), которые необходимы для использования указанных выше моделей материалов. После определения параметров данных моделей материалов будет проведена их верификация для исследуемых материалов путем моделирования основных процессов пластического формообразования (гибки, вытяжки, отбортовки и др.).

Третий этап исследований включает разработку и интеграцию в ПО QForm новых моделей материалов. В частности, для моделирования перспективных быстропротекающих (динамических) процессов, например, магнитно-импульсной и электро-гидро- штамповки, будут разработаны методики и устройства для определения физико-механических свойств, а также предельных деформаций при высоких скоростях нагружения. Для прогнозирования разрушения заготовки в процессе пластического формообразования планируется использовать не только стандартные диаграммы предельных деформаций, определяемые экспериментально, но и интегрировать в ПО QForm модели разрушения, выполняющие теоретический расчет кривых FLD на основании результатов стандартных механических испытаний, например, метод Марчиньяка-Кучински, Свифта-Хилла, Хора. Кроме того, на данном этапе будет разработана и интегрирована в ПО QForm модель материала, учитывающая параметры его строения (структуры) и кристаллографическую текстуру. Для всех разработанных моделей будут определены свойства различных металлов и сплавов, а также проведена их верификация путем моделирования процессов пластического формообразования, в том числе высокоскоростных.

Ожидаемые результаты и их практическая значимость

1. Импортозамещение ПО для моделирования процессов листовой штамповки AutoForm (Швейцирия), PamStamp (Франция-Чехия), LS-Dyna (США) на отечественное ПО Qform.

2. Создание базы данных металлических материалов для ПО QForm, что значительно упростит его использование на отечественных промышленных предприятиях.

3. Разработка новых моделей материалов позволит значительно повысить достоверность моделирования, а значит сократит количество натурных испытаний и доводок технологических процессов.

На страницу проекта