7.1.3. «Истинный» зо-анализ
«Истинный» ЗО-анализ (True-3D) — технология моделирова
ния процесса литья пластмасс, имитирующая трёхмерное тече
ние расплава на сетке объёмных конечных элементов, была так
же разработана фирмой Moldflow.
503
Раздел 7, Компьютерное моделирование и автоматизация процессов производства
Данная методика моделирования была реализована в 1999 г
в программном продукте MPI/Flow3D, использующем сетку те-
траэдрических элементов. Сетка тетраэдрических конечных эле
ментов может быть легко построена на основе твёрдотельной
CAD-модели, что является одним из достоинств метода.
Пре/постпроцессор MPI/Synergy содержит встроенный генера
тор тетраэдрических сеток. Пользователь теперь имеет возмож
ность по своему желанию перейти от модели Dual-Domain к сет
ке тетраэдрических элементов.
В MPI/Flow ЗО-анализ выполняется либо с использованием
уравнения Навье-Стокса, либо по упрощенному, но быстрому ал
горитму расчетов.
Фирма Moldflow рекомендует «истинный» ЗО-анализ в пер
вую очередь для толстостенных изделий.
Недостатками данной технологии являются очень большое
число элементов, используемых в конечноэлементной сети (ча
сто сотни тысяч, а для сложных крупногабаритных изделий —
миллионы), что значительно увеличивает расчётное время, а так
же повышенная сложность интерпретации результатов.
7.2. Моделирование процессов литья
деталей из металлов и сплавов
ДЛЯ компьютерной поддержки разработки технологии изго
товления деталей методом литья применяются специализиро
ванные «металлургические» программные пакеты моделирова
ния и инженерного анализа.
На машиностроительных предприятиях России можно встре
тить очень разнообразное программное обеспечение, использу
емое для анализа литья и пластической деформации металлов.
Можно насчитать более десятка систем автоматизированного
моделирования металлургических процессов (CAE МП), по
средством которых более или менее успешно решаются задачи,
с которыми технологи сталкиваются в повседневной практике.
Специалистам хорошо известны немецкие программы Magma,
WinCast [135] и американские Procast и SolidCast [146], финская
504
7.2. Моделирование процессов литья деталей из металлов и сплавов
CastCAE [114]; российские программы «Полигон» (разработчик
ООО «Фокад», Санкт-Петербург) [126] и LVMFlow(разработчик
ЗАО «НПО МКМ», Ижевск) [134], которые используют раз
личные математические методы (МКЭ и МКР соответственно).
Данные системы находят применение на предприятиях, но
ограничены несколькими частными случаями и используют су
щественные упрощения при моделировании. Что же касается
разработки по-настоящему универсальной системы моделиро
вания литейных процессов, то она требует серьезных научных
исследований и привлечения такого множества специалистов,
а также соответствующего финансирования, которое можно
ожидать только в перспективе.
Опыт практического применения CAE МП показал, что про
граммные продукты зарубежных производителей достаточно
сложно внедряются на российском рынке. Причины тому — вы
сокая цена программ, отсутствие русскоязычного интерфейса
и баз данных по отечественным материалам и сплавам. Немало
важными факторами, определяющими успех внедрения САПР,
являются также сложность освоения и доступность «лицензион
ного» обучения квалифицированного персонала.
Программы для моделирования металлургических процессов
в основном различаются степенью полноты факторов, учитывае
мых при моделировании.
Сравнительная оценка двух математических методов — ме
тода конечных разностей (МКР) и метода конечных элементов
(МКЭ) — не раз приводилась в научных изданиях. Авторы этих
обзоров показали, что при решении некоторых литейных вопро
сов предпочтителен метод конечных элементов. Действительно,
при решении задач, связанных, например, с получением тонко
стенных отливок больших геометрических размеров, МКЭ обе
спечивает ряд преимуществ, поскольку позволяет использовать
конечные элементы разной дискретности. Использование М К Р
в подобных случаях приводит к увеличению количества узлов
сетки и, следовательно, к большей продолжительности компью
терного расчета.
Практическое сравнение системы CAE ЛП «Полигон» и узко
специализированной программы L VMFlow на АвтоВАЗе показало,
что использование гибкого и универсального метода конечных
505
