QForm 2D/3D

QForm 2D/3D — программный комплекс для моделирования и оптимизации процессов обработки металлов давлением. Программа основана на методе конечных элементов , разрабатывается фирмой «КванторФорм» (Россия). Разработка комплекса началась в 1991 году с выпуска программы FORM-2D^[1].

Краткая техническая характеристика

Программа QForm основана на методе конечных элементов (ядро системы). Нет никакого жесткого разделения системы на препроцессоры и постпроцессоры. Визуализация процессов формоизменения происходит одновременно с расчетом, что позволяет немедленно интерпретировать получаемые результаты и вносить в технологию необходимые изменения.

При подготовке исходных данных пользователь оперирует исключительно технологическими понятиями и общается с системой на привычном языке конструктора-технолога, а Мастер подготовки исходных данных в режиме «вопрос-ответ» позволяет быстро и легко ввести все необходимые для расчета параметры.

QForm обеспечивает автоматическое формирование расчетных моделей (разбиение на конечные элементы), что позволяет обеспечить высокую точность расчета, не зависящую от квалификации пользователей.

Возможности расчетной программы

Производится расчет холодной, теплой и горячей объемной штамповки. Количество инструментов может быть задано до 20 с произвольным направлением движения. Высокая точность расчета течения металла. Предсказывается возникновение различных штамповочных дефектов, таких как незаполнение гравюры, зажимы и прострелы. Характер течения металла может быть оценен по рассчитываемым Лагранжевым линиям в заготовке. Предусмотрена также трассировка расчетной информации в любой материальной точке заготовки в процессе формоизменения. Геометрия инструмента и заготовки в процессе расчета течения металла аппроксимируется квадратичными поверхностными конечными элементами. Сетка внутри заготовки и инструментов создается на основе линейных тетраэдров. Для 3D расчёта исходные геометрические данные импортируются в QShape — трёхмерный графический модуль QForm, из CAD систем пользователя в формате STEP/IGES. Для 2D расчёта плоские геометрические данные импортируются в QDraft — двумерный графический модуль QForm, из CAD систем пользователя в формате DXF. Полностью автоматическое создание первоначальной адаптированной конечно-элементной сетки. В процессе расчета сетка перестраивается автоматически без вмешательства пользователя. Процесс пошагового расчета производится с полной автоматической настройкой шага и приращения. Заготовка рассматривается как жестко-пластическое тело, деформируемое в неизотермических условиях. Возможен расчет порошковых (пористых) материалов в 3D. Охлаждение/нагрев может быть рассчитан как термо-упругая задача. Например, после горячей штамповки можно рассчитать изменение формы и посчитать возникшие напряжение в теле после охлаждения. Инструмент рассчитывается как упруго-пластическое тело в изотермических условиях. Возможен расчет перемещения заготовки под действием гравитации с учетом влияния трения и инерции, а также определение ее положения перед штамповкой в инструменте со сложной поверхностью. Сопротивление деформации материала заготовки зависит от деформации, температуры и скорости деформации. Другие свойства матерала, такие как плотность, теплопроводность, теплоемкость, модуль Юнга, предел текучести, зависят от температуры. В Базе Данных QForm содержатся более 1000 марок сталей, а также другие сплавы на основе цветных металлов. Технологический процесс штамповки рассматривается как технологическая цепочка, которая может состоять из 2D и 3D операций, между которыми заготовка передается автоматически. На заготовке возможно задание до 3-х плоскостей симметрии. Между вертикальными плоскостями симметрии может быть любой угол. Возможен расчет с ротационной симметрией, например штамповка валетом. Программа обеспечивает расчет вариантов в пакетном режиме. Заготовка может быть восстановлена из части до целого при расчете технологической цепочки. Производится оценка износа инструмента в процессе штамповки. Учитывается влияние бандажных колец при расчете напряжений и деформаций в 3D инструменте. При расчете 2D инструмента может рассматриваться составной инструмент с зазорами и натягами. Деформация заготовки может быть посчитана на механическом, эксцентриковом или кривошипном прессах, молотах, как шаботных, так и бесшаботных, винтовых и гидравлических прессах. Параметры процесса (время, конечное положение инструментов, температура и т. д.) задаются с помощью интуитивно-понятного Помощника задания исходных данных, обеспечивающего полноту данных и предохраняющего от ошибок. Количество инструментов может быть задано до 20 с произвольным направлением движения.

Возможности программы

• Моделирование ковки
• Моделирование объёмной штамповки (холодной и горячей)
• Моделирование вальцовки и прокатки
• Моделирование процессов раскатки
• Моделирование экструзии (прессования профилей)
• Моделирование термообработки
• Моделирование изменения микроструктуры во время технологического процесса

Преимущества

• Возможность импорта геометрических данных из большинства CAD
• Простое задание исходных данных в Мастере, не требующее от инженера знаний в области МКЭ
• Редактируемые базы данных материалов, смазок и оборудования

Недостатки

Отсутствует возможность написания пользовательских подпрограмм для постобработки данных, что ограничивает возможности использования программы в исследовательских целях

Примечания

1. ↑ Сайт QuantorForm, история программы

Ссылки

Сайт QuantorForm. Проверено 20 октября 2009.

Литература

• Герасимов Д.А., Гладков Ю.А. QForm — инструмент технолога в производстве крепежа // Крепёж, клеи, инструмент и.... — 2009. — № № 1 (27). — С. 33—35.

• Биба Н.В., Лишний А.И., Стебунов С.А. Расчёт инструмента и технологии прессования профилей с помощью программы QForm // Цветные металлы. — 2009. — № № 10. — С. 83—87. — ISSN 0372-2929.

• K. Andreeva, N. Biba, S. Stebunov The Strategy of Flow Stress Data Securing and Distribution for the Needs of Metal Forming // International Conference on Forging & Related Technology. — April 27-28, 1998.

• N. Biba, A. Lishny, A. Vlasov Simulation of Coupled Problem of Electric Upsetting // The Sixth International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes - NUMIFORM’98. — Netherlands, June 22-25, 1998.