sw pro inženýrské aplikace - Katedra strojírenské technologie ...

ksp.tul.cz

sw pro inženýrské aplikace - Katedra strojírenské technologie ...

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: petr.lenfeld@tul.cz, 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 v oblasti tavného

svařování

Možnost jednoduché

simulace tepelného

zpracování

Možnost výpočtu fázových

transformací

Modul pro jednoduchou

tvorbu modelů zdruójů

tepla

Materiálová databáze

základních ve strojírenství

používaných materiálů

Nutnost tvorby modelů ve

vlastním programu

Poměrně vysoká složitost

při zadávání simulačních

výpočtů

Delší doba zaškolení

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

Možnost tvorby modelů

komerčními CAD/CAM

programy

Velké množství

různorodých výstupů

Příliš všeobecný pro

simulace svařování

Neobsahuje modul pro

tvorbu zdrojů tepla

Neobsahuje materiálovou

databázi s požadovanými

daty

Program SolidWorks firmy SolidWorks Corp.

Výhody Nevýhody

Velice dobrý program pro

ověření návrhu výrobku

Vhodný pro výpočet

zatížení větších

konstrukčních celků

Možnost tvorby modelů v

programu AutoCad

Zaměření především na

provozní zatěžování celku

Obtížnost simulací

tepelného zpracování

Neobsahuje modul pro

tvorbu zdrojů tepla


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ

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. Tvorba simulačních modelů

SYSWELD/Generic Nadefinování a odladění ARA a IRA diagramů

H.T. Advisor Definice způsobu sdílení tepla

Welding Advisor Definice zdroje tepla a jeho trajektorie

Assembly Advisor Uplatňení tzv. „Lokálně-globálního přístupu“


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ

TEPLOTNÍ POLE


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ

FÁZOVÁ TRANSFORMACE

Phase 1: Initial material Phase 2: Bainite

Phase 3: Martensite Phase 4: Austenite


0.015

0.01

0.005

0

-0.005

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ

strain

FÁZOVÁ TRANSFORMACE - POSTUP

Change of the

arrangement of the

iron atoms

martensitic

transformation

austenitisation

molten

Volume increase due to

Martensite transformation -

this causes tensile stress

reduction or compressive

stresses

200 400 600 800 1000 1200 temperature


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ

Deformace disku kola po svaření

DEFORMAČNÍ POLE


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ

VÝPOČET NAPĚŤOVÝCH POLÍ A PLASTICKÝCH DEFORMACÍ


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ

PRŮZKUM TRHU

Simulační program firmy ESI Group

Výhody Nevýhody

Snadné zaškolení a

jednoduchá obsluha

Uživatelská podpora

Nižší počet výstupů

Simulační program firmy MAGMA Giessereitechnologie GmbH

Simulační program firmy Flow science Inc.

Výhody Nevýhody

Uživatelská podpora Složitá příprava

výpočtového modelu

Výhody Nevýhody

Nejrozšířenější simulační

program v Evropě

Velké množství výstupů

Složité zaškolení

Simulační program firmy ESI Group

cena

Výhody Nevýhody

Velký počet výpočtových

modulů

Velké množství výstupů

Není zastoupena v ČR


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ

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 Tvorba zasíťování modelů (odlitků a forem)

Solver Řešení daných variant lití

Modules Termodynamický modul na výpočet vlastností materiálu

Visual Environment Vyhodnocování výsledků


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ

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


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ

SIMULACE TLAKOVĚHO LITÍ

PŘETOKY

Tento QuikCAST obsahuje verzi na základě

SMP technologie, která zkrátila dobu

simulace o 30 hodin za využití 4-jádrových

procesorů.

QuikCAST umožňuje

simulovat dobře pohyb pístu

během první fáze plnění

stejně, tak dobře i porositu

ve třetí fázi.

PŘETOKY


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ

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

Simulační program firmy Simcon

Výhody Nevýhody

Nejrozšířenější simulační

program na světě

Složitá a dlouhá příprava

výpočtového modelu

Velké množství výstupů Složité zaškolení (4dny)

Propojení s ostatními

produkty Autodesku

Špatně 2K a inserty

Výhody Nevýhody

Nejrychlejší výpočet 3D

tečení plastů

Složitá příprava

výpočtového modelu

Atraktivní výstupy Složité zaškolení (5dní)

Evropské materiály

(Taiwan)

Výhody Nevýhody

Nejrozšířenější simulační

program v ČR

Snadná práce i zaškolení

(1 den)

Snadná simulace 2K a

insertů

Rychle dosažitelné výsledky

Uživatelská podpora

Neinteraktivní nápověda

Nemožnost úpravy

rozhraní (ikon)

Méně výstupů


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

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 Tečení taveniny plastu

WarpExpert Výpočet deformací

Cool Výpočet chlazení

2K & Insert Dvoukomponentní vstřikování, vstřikování s inserty

Pack Vstřikování s dotlakem

Fiber Vstřikování s vyztužujícími vlákny

Rubber Vstřikování pryží


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

PŘÍKLAD SIMULACE KASKÁDOVÉHO VSTŘIKOVÁNÍ


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

Předpověď vzniku propadlin

PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ

Simulace 2K , plast + hliníkový plech


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ

1. komponenta červená

Změřená vzdálenost

• Byla použita jedna dutina

• ABS byl vstřiknut do dutiny s vložkou

• Odformování a ochlazení na teplotu okolí

• Vložení do formy

• Zastřiknutí materiálem TPE

Skutečnost: 39.57 mm Simulace: 39.59 mm


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ

Plnění dílu


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ

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)


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ

PREDIKCE VAD

NEDOSTŘÍKNUTÝ VÝSTŘIK PŘETOKY UZAVŘENÝ VZDUCH STUDENÉ SPOJE

DEGRADACE MATERIÁLU

ROZDÍLNÁ ORIENTACE SKELNÝCH VLÁKEN


APLIKACE VE VÝUCE

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE

Slévárenská forma - sledování průběhu plnění dutiny formy;

- optimalizace konstrukce odlitku, resp. formy;

- optimalizace procesních parametrů;

- sledování průběhu tuhnutí odlitku

Navrhování a hodnocení odlitků - sledování průběhu plnění dutiny formy;

- sledování tuhnutí odlitku;

- hodnocení vad odlitků.

Metody tváření kovů a plastů - princip tečení taveniny plastu ve formě

- vícekomponentní vstřikování

- vliv zálisků na plnění formy

Tvářené díly z kovů a plastů - vliv konstrukce na deformace vstřikovaného dílu

- hodnocení vad

- rozměrová přesnost vstřikovaných dílů

Nástroje pro zpracování plastů - hodnocení vhodnosti vtokové soustavy

- konstrukce temperačních kanálů

- optimalizace procesních parametrů

Navrhování výrobků z plastů - optimalizace konstrukce plastového dílu

- ekonomická návratnost

- hodnocení kvality plastového dílu

ATPC - simulační výpočty v oblasti svařování a slévárenství

Teorie svařování a pájení - aplikace software pro technologické procesy, optimalizaci parametrů.


SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE

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

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE

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 978-

80-904020-6-5.

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.

More magazines by this user
Similar magazines