ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ТЕПЛОВЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В РАМКАХ СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ПРОЦЕССОВ LVMFLOW
Прокошев А. С.
«МКМ», г. Ижевск
*****@***ru www. *****
Современные литейные технологии уже сейчас позволяют изготавливать отливки высокого качества весьма сложной конфигурации, практически не требующие дополнительной обработки. Однако затраты на их изготовление остаются еще высокими. Применение наукоемких технологий, в частности, систем компьютерного моделирования физико-химических процессов, происходящих во время формирования отливки, позволяет, с одной стороны, переходить к отливкам все более и более сложной формы, используя все большую номенклатуру сплавов, с другой стороны, сокращать затраты на отладку технологии, заменяя натурный эксперимент вычислительным. Современные программы компьютерного моделирования, основанные на физических теориях тепловых, диффузионных, гидродинамических и деформационных явлений способны адекватно отразить картину физико-химических процессов, происходящих при заполнении жидким металлом формы и кристаллизации многокомпонентного сплава.
Использование компьютерного моделирования в процессе проектирования и отработки технологии изготовления отливок дает огромные конкурентные преимущества. Использование виртуального моделирования позволяет создавать и воспринимать конструктору виртуальный образец как реальный, изменять виртуальную модель, в конечном счете это позволяет резко повысить качество проектирования, значительно снизить время разработок и удешевить процесс конструирования.
В основе систем компьютерного моделирования литейных процессов лежат сложные физико-математические модели описываемые нелинейными уравнениями не имеющими аналитических решений. Их исследование возможно только с помощью средств численного моделирования. Полученные решения, как правило, представляются многомерными данными, которые должны быть адекватно визуализированы для большего понимания изучаемых физических процессов. Визуализация расчетных результатов даёт эффективный инструмент для их исследования.
В рамках системы компьютерного моделирования LVMFlow создан инструмент визуализации физико-химических процессов позволяющий эффективно исследовать и отрабатывать технологии изготовления отливок. LVMFlow предоставляет возможность получить поля температурного и фазового состава, скоростей и давлений, поля напряжения и деформации, места образования усадочных раковин и микропористости, а также проследить движение шлаковых частиц и определить места их скопления.
Если для визуализации тепловых процессов использовалось цветовое отображение реультатов расчета, то для визуализации гидродинамических процессов требуется отображение движущейся свободной поверхности. При визуализация напряженно-деформированного состояния был использован ряд инструментов, позволяющих наглядно отобразить изменение геометрии отливки в процеесе затвердевания сплава.
НПО МКМ продолжает развитие системы LVMFlow. Ведутся работы над модулями моделирования сегрегации, газовой пористости, захвата воздуха и моделирования литья по выжигаемым моделям. Продолжает совершенствоваться модель расчета напряжений и деформаций, и формирование критериев образования горячих трещин.
