Software pro inženýrské aplikace - rozvojový projekt

Transkript

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
FAKULTA STROJNÍ
KATEDRA STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE
SW PRO INŽENÝRSKÉ APLIKACE
ROZVOJOVÝ PROJEKT
Program na rozvoj přístrojového vybavení a moderních
technologií
rok 2010
prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld, vedoucí katedry strojírenské technologie
Technická univerzita v Liberci, Studentská 2, 46117 Liberec
tel.: +420 485 353 340, fax.: +420 485 353 676, mobil: +420 724 509 260
e-mail: [email protected], www.ksp.tul.cz
SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ
PRŮZKUM TRHU
Program ANSYS, Inc. od firmy SVS FEM s.r.o.
Program ABAQUS od firmy SYNERMA
Program SYSWELD od firmy ESI Group.
Výhody
Nevýhody
Nejrozšířenější simulační
program na světě
Příliš všeobecný pro
simulace svařování
Velké množství výstupů
Neobsahuje modul pro
tvorbu zdrojů tepla
Vysoké zastoupení na trhu
při řešení FEM
Neobsahuje materiálovou
databázi s požadovanými
daty
Výhody
Nevýhody
Velice dobrý při použití
různých typů přestupů
tepla
Příliš všeobecný pro
simulace svařování
Neobsahuje materiálovou
databázi s požadovanými
daty
Výhody
Nevýhody
Možnost tvorby modelů
komerčními CAD/CAM
programy
program v oblasti tavného
svařování
Nutnost tvorby modelů ve
vlastním programu
Velké množství
různorodých výstupů
Možnost jednoduché
simulace tepelného
zpracování
Poměrně vysoká složitost
při zadávání simulačních
výpočtů
Možnost výpočtu fázových
transformací
Delší doba zaškolení
Modul pro jednoduchou
tvorbu modelů zdruójů
tepla
Materiálová databáze
základních ve strojírenství
používaných materiálů
Program SolidWorks firmy SolidWorks Corp.
Výhody
Nevýhody
Velice dobrý program pro
ověření návrhu výrobku
Zaměření především na
provozní zatěžování celku
Vhodný pro výpočet
zatížení větších
konstrukčních celků
Obtížnost simulací
tepelného zpracování
Možnost tvorby modelů v
programu AutoCad
POPIS SOFTWARE
Jedná se o světově nejvyužívanější software z hlediska simulací tavného svařování a tepelného
zpracování. Obecně lze říci, že celkový proces v programu SYSWELD je rozdělen na dvě základní části,
teplotně-metalurgickou a mechanickou.
Teplotně-metalurgická analýza umožňuje výpočet nestacionárních teplotních polí v prostoru a čase,
výpočet a zobrazení rozložení fází v průběhu celého svařovacího cyklu i v průběhu chladnutí.
Umožňuje výpočet tvrdosti struktury i velikosti austenitického zrna.
Mechanická analýza, vychází z výsledků teplotně-metalurgické analýzy a nelze ji provést bez
předchozího teplotního zatížení soustavy. Výsledkem jsou časové průběhy jednotlivých složek
tenzoru napětí i tenzoru deformace, hodnoty hlavních napětí, analýza prostorového stavu napjatosti
podle teorie HMH, i Trescova analýza smykových napětí. Umožňuje zjistit časový průběh pružných i
plastických deformací, absolutní i relativní posunutí jednotlivých uzlových bodů. Mimo jiné dokáže
spočítat například hustotu deformační energie.
Geom./Mesh.
SYSWELD/Generic
H.T. Advisor
Welding Advisor
Assembly Advisor
Tvorba simulačních modelů
Nadefinování a odladění ARA a IRA diagramů
Definice způsobu sdílení tepla
Definice zdroje tepla a jeho trajektorie
Uplatňení tzv. „Lokálně-globálního přístupu“
TEPLOTNÍ POLE
FÁZOVÁ TRANSFORMACE
Phase 1: Initial material
Phase 2: Bainite
Phase 3: Martensite
Phase 4: Austenite
FÁZOVÁ TRANSFORMACE - POSTUP
strain
0.015
0.01
molten
Change of the
arrangement of the
iron atoms
austenitisation
martensitic
transf ormatio n
0.005
Volume increase due to
Martensite transformation this causes tensile stress
reduction or compressive
stresses
0
200
-0.005
400
600
800
1000
1200
temperature
DEFORMAČNÍ POLE
Deformace disku kola po svaření
VÝPOČET NAPĚŤOVÝCH POLÍ A PLASTICKÝCH DEFORMACÍ
SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ
PRŮZKUM TRHU
Simulační program firmy ESI Group
Výhody
Nevýhody
Uživatelská podpora
Složitá příprava
výpočtového modelu
Složité zaškolení
Výhody
Nevýhody
Snadné zaškolení a
jednoduchá obsluha
Nižší počet výstupů
Simulační program firmy ESI Group
Simulační program firmy MAGMA Giessereitechnologie GmbH
Výhody
Nevýhody
program v Evropě
cena
Simulační program firmy Flow science Inc.
Výhody
Nevýhody
Velký počet výpočtových
modulů
Není zastoupena v ČR
POPIS SOFTWARE
QuikCAST - přehledová simulace procesů gravitačního a tlakového lití od zaplňování formy až po
vychladnutí odlitku včetně prognózy vad a následné napěťové analýzy.
Zakoupený program QuikCAST 2010 využíváme při ověřování procesu lití pomocí počítačové
simulace. Simulace všech kroků procesu lití je použita ke kontrole konečných vlastností odlitků,
sleduje se výskyt vad, např. staženin, porezita.
Dále pak pomocí analýzy průběhu teploty, rychlosti plnění nebo množství tuhé fáze můžeme zjistit
problémy, které vznikají v průběhu procesu lití.
Tímto softwarem můžeme ověřovat všechny standardní slévárenské procesy, jako jsou gravitační
lití, vysokotlaké/nízkotlaké lití, přesné lití nebo lití na spalitelný model.
3D Mesh
Solver
Modules
Visual Environment
Tvorba zasíťování modelů (odlitků a forem)
Řešení daných variant lití
Termodynamický modul na výpočet vlastností materiálu
Vyhodnocování výsledků
SIMULACE GRAVITAČNÍHO LITÍ
Simulace procesů gravitačního lití do pískových
forem či trvalých forem s využitím exotermických
nálitků, chladítek a filtrů.
PŘETOKY
QuikCAST má kompletní sadu
jednoúčelových nástrojů pro
simulaci nízkotlakých procesů.
PŘETOKY
SIMULACE TLAKOVĚHO LITÍ
QuikCAST umožňuje
simulovat dobře pohyb pístu
během první fáze plnění
stejně, tak dobře i porositu
ve třetí fázi.
PŘETOKY
Tento QuikCAST obsahuje verzi na základě
SMP technologie, která zkrátila dobu
simulace o 30 hodin za využití 4-jádrových
procesorů.
PŘETOKY
MOŽNOSTI PROGRAMU
Gravitační nebo vysoko/nízkotlaké lití s použitím virtuální formy a
vyhodnocením procesu plnění a tuhnutí.
•jednoduchý nebo osově symetrický tvar odlitku
•jednoduchý vtokový systém
Gravitační nebo vysoko/nízkotlaké lití s použitím reálného modelu formy,
cyklování, přesné lití, lití na spalitelný model
•složitější vtokový systém
•maximálně 2 odlitky
Plnění, tuhnutí a proces chlazení se zbytkovým napětím v odlitku nebo ve
formě, deformace a tendence ke vzniku trhlin u všech výše zmíněných
procesů
složité tvary s kompletní technologií
SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ
PRŮZKUM TRHU
Simulační program od firmy Autodesk
Autodesk® Moldflow® Insight
Simulační program firmy CoreTech
Výhody
Nevýhody
program na světě
Složitá a dlouhá příprava
Složité zaškolení (4dny)
Propojení s ostatními
produkty Autodesku
Špatně 2K a inserty
Výhody
Nevýhody
Nejrychlejší výpočet 3D
tečení plastů
Složitá příprava
Atraktivní výstupy
Složité zaškolení (5dní)
Evropské materiály
(Taiwan)
Simulační program firmy Simcon
Výhody
Nevýhody
program v ČR
Neinteraktivní nápověda
Snadná práce i zaškolení
(1 den)
Nemožnost úpravy
rozhraní (ikon)
Snadná simulace 2K a
insertů
Méně výstupů
Rychle dosažitelné výsledky
POPIS SOFTWARE
Cadmould 3D-F je CAE Software, který analyzuje proces vstřikování plastů. CADMOULD 3D-F
připraví zcela automaticky, rychle a přesně 3D výpočtový model, založený na vlastní
patentované metodě 3D-F = Fachwerkmodel. Uvedené řešení umožní přesné rozlišení měnících
se materiálových veličin (teplot, smykových rychlostí atd.) po tloušťce stěn (i těch nejslabších),
což je nutným předpokladem pro přesný výpočet komplexních proudových stavů v různých
místech konstrukce. Výpočty u všech modulů CADMOULD 3D-F jsou teplotně závislé,
respektující stlačitelnost tavenin a zohledňující strukturně-viskózní chování tavenin plastů.
Výpočtová přesnost softwaru CADMOULD 3D-F je velmi vysoká, přitom výpočty probíhají
rychle, což je základním předpokladem pro možnost provádění variantních výpočtů, tedy
skutečnou optimalizaci (DOE). Software CADMOULD 3D-F se vyznačuje jednoduchým
pracovním prostředím, které vyžaduje běžný systém.
Fill
WarpExpert
Cool
2K & Insert
Pack
Fiber
Rubber
Tečení taveniny plastu
Výpočet deformací
Výpočet chlazení
Dvoukomponentní vstřikování, vstřikování s inserty
Vstřikování s dotlakem
Vstřikování s vyztužujícími vlákny
Vstřikování pryží
PŘÍKLAD SIMULACE KASKÁDOVÉHO VSTŘIKOVÁNÍ
PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ
Předpověď vzniku propadlin
Simulace 2K , plast + hliníkový plech
• Byla použita jedna dutina
• ABS byl vstřiknut do dutiny s vložkou
• Odformování a ochlazení na teplotu okolí
• Vložení do formy
• Zastřiknutí materiálem TPE
1. komponenta červená
Změřená vzdálenost
Skutečnost: 39.57 mm
Simulace: 39.59 mm
Plnění dílu
Doba cyklu: 65 s.
Došlo ke zkrácení vstřikovacího cyklu o 44 s (z
původního času 109 s)
a současně ke snížení zmetkovitosti
(vyváženější teploty ve formě)
PREDIKCE VAD
NEDOSTŘÍKNUTÝ VÝSTŘIK
PŘETOKY
UZAVŘENÝ VZDUCH
DEGRADACE MATERIÁLU
ROZDÍLNÁ ORIENTACE SKELNÝCH VLÁKEN
STUDENÉ SPOJE
SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE
APLIKACE VE VÝUCE
Slévárenská forma
Navrhování a hodnocení odlitků
Metody tváření kovů a plastů
Tvářené díly z kovů a plastů
Nástroje pro zpracování plastů
Navrhování výrobků z plastů
ATPC
Teorie svařování a pájení
- sledování průběhu plnění dutiny formy;
- optimalizace konstrukce odlitku, resp. formy;
- optimalizace procesních parametrů;
- sledování průběhu tuhnutí odlitku
- sledování průběhu plnění dutiny formy;
- sledování tuhnutí odlitku;
- hodnocení vad odlitků.
- princip tečení taveniny plastu ve formě
- vícekomponentní vstřikování
- vliv zálisků na plnění formy
- vliv konstrukce na deformace vstřikovaného dílu
- hodnocení vad
- rozměrová přesnost vstřikovaných dílů
- hodnocení vhodnosti vtokové soustavy
- konstrukce temperačních kanálů
- optimalizace procesních parametrů
- optimalizace konstrukce plastového dílu
- ekonomická návratnost
- hodnocení kvality plastového dílu
- simulační výpočty v oblasti svařování a slévárenství
- aplikace software pro technologické procesy, optimalizaci parametrů.
DOKTORSKÉ, DIPLOMOVÉ A BAKALÁŘSKÉ PRÁCE
HRSTKA, D. Monitorování svařovacích parametrů u metody svařování MAG jako prostředek
zajištění kvality svaru. Liberec 2010. Autoreferát disertační práce. ISBN 978-80-7372-668-3.
Obhajoba leden 2011.
SYCHRA, M. Vliv svařovacích parametrů na geometrii svarové lázně při svařování metodou MAG.
Diplomová práce Liberec 2010. Obhajoba únor 2011.
LEJSKOVÁ, M. Sledování tepelných poměrů v soustavě odlitek – forma při gravitačním lití. TU v
Liberci, Diplomová práce, 2010.
PAŽITNÝ, M. Vliv vybraných vstřikovacích parametrů na kvalitu výrobku. TU v Liberci, Diplomová
práce, 2010, obhajoba 2011.
ZEMAN, J. Simulace a modelování zastřikování materiálů. TU v Liberci, Disertační práce, činnost v
roce 2010, obhajoba 2012.
ODBORNÉ PUBLIKACE
MORAVEC, J., SOBOTKA, J., BRADÁČ, J.: Using Numerical Simulation for Hard Weldable Materials
Welding Procedure Accessment. Odborná kniha v anglickém jazyce. 98 stran. Recenzenti: Ing.
Vladimír Diviš, Ph.D., Ing. Marek Slováček, Ph.D. V tisku (prosinec 2010).
HORÁČEK, J.: Measuring and simulation calculations field of temperature cast the shape of the
plate, 7. Mezinárodní PhD konference, 47. Slévárenské dny, Brno, Sborník příspěvků ISBN 97880-904020-6-5.
MORAVEC, J., NEUMANN, H.: Vliv svařovacích parametrů na geometrii svarové lázně při
svařování metodou MAG. In: Zváranie 2010, Tatranská Lomnica 2010, sborník abstraktů s.39+CD.
ISBN 978-80-89296-13-2
AUSPERGER, A. Virtuální zpracování termoplastů. In: Monografie, habilitační práce. Předpoklad
odevzdání v roce 2011.

Software pro inženýrské aplikace - rozvojový projekt

Transkript

Podobné dokumenty

Vláknobetony

3. temperační systém

Příručka uživatele horkých vtoků - Mold

Výroční zpráva katedry za rok 2009 _2

Reologie tavenin termoplastů v průmyslové praxi

Metody očišťování krve v akutním a chronickém programu

criterio de Tresca

Nabídka studijních předmětů

zde. - 2013

Pohledový beton

INTERFACE spring 2010 - Centrum pro transfer technologií

INTERFACE Autumn 2010, Newsletter Centra pro transfer

autofretáž