Почему для большинства людей использование карточек материалов все равно что игра в лотерею?

Рисунок 1. Очень распространенная проблема. Из-за особенностей математического приближения поверхности текучести Хилла 1948, уравнение неправильно предсказывает поверхность текучести для материалов, где r <1

Рисунок 2. По опыту одного пользователя, использование таких значений для стали в карточке для алюминия привело к совершенно неточным результатам

Рисунок 3. Искаженная поверхность текучести, такая как эта, приведет к неверным результатам нагрузок и упругого возврата, и это лишь некоторые из возможных ошибок

Камни преткновения

Давайте представим идеальный мир. Карточки материалов будут доступны на облачном сервере и свободны для всех. Будут предоставлены бесконечные ресурсы времени и денег, чтобы гарантировать, что пользовательская база в курсе последних тенденций и теорий, не говоря уже о понимании смысла всего этого.

Теперь, давайте вернемся в реальность, так как идеального мира никогда не будет. У каждой компании есть ограниченный бюджет, ограничения по численности персонала и нехватка времени, с которыми нужно бороться. К сожалению, те, кто руководит процессом, часто не понимают и не осознают важность обучения - а если и понимают, то испытывают такое давление, что не могут физически освободить людей. В результате обучение обычно ограничивается одним избранным сотрудником, в лучшем случае. Ожидается, что этот счастливчик вернется и начнет каскадное обучение в своей группе.

Что касается карточек материалов, еще до того, как мы дойдем до их создания, затраты и время на определение характеристик материалов будут чрезмерно высокими. Кроме того, по мере добавления в AutoForm новых и улучшенных функций (кинематическое упрочнение, прогнозирование краевых трещин, и т. д.) увеличивается необходимый объем экспериментальных данных. Что еще хуже, для их определения требуются данные тестов, которые не стандартизированы (т.е. отсутствует пошагово прописанная методика испытания, ее может не быть в стандартах ISO / ASTM / JIS или аналогичных), а провести испытания можно лишь в избранных OEM или в университетах. По этим причинам (да и многим другим) карточки являются закрытой информацией конкретной компании и редко, если вообще когда-либо, выпускаются в открытый доступ.

Как преодолеть эту проблему?

Прежде чем «исправлять» проблему, необходимо сначала признать наличие самой проблемы, определить ее основную причину, а затем уже что-то с ней сделать.

И проблема, и решение в первую очередь сосредоточены на образовании. Образование, как и все остальное, бывает разных видов, но ясно, что есть необходимость обучать всех тех, кто участвует в процессе принятия решения и расчетов. Всем должно быть ясно, что лица, принимающие решения, должны понимать последствия, если их сотрудники не обучены должным образом. Не разрешая своим инженерам проходить обучение (и в конечном итоге инженеры не могут использовать все необходимые возможности ПО), они не понимают, что наиболее важной частью комбинации программного и аппаратного обеспечения является не количество процессоров или лицензий, а человеческая составляющая, работающая за этим компьютером. Многие считают, что все, что генерирует компьютер, безусловно верно по своей сути; но второе, чему я научился на работе, - это подвергать сомнению все, особенно если это исходит от компьютера.

Инженеры должны быть обученными, чтобы обрести уверенность в том, чтобы подвергать сомнению корректность карточки материалов и результаты своих расчетов. Им также необходимо понимать, как различные значения входных параметров влияют на результаты и как изменение марки стали может обеспечить выполнение требований заказчика.

И, конечно же, нельзя забывать о конечных пользователях (о которых никогда нельзя забывать) - о группе тестирования и промышленных экспериментов. Эти люди, ответственные за превращение тонн чугуна и стали в прочный рабочий инструмент, также должны понимать влияние материала с высоким пределом текучести или материала с низким значением r на производимую деталь.

После обучения, второе решение (и я сразу же могу признать, что это вряд ли когда-либо произойдет) - разрешить доступ к бесплатному и легкодоступному облачному репозиторию, куда все пользователи, независимо от программы или страны, могут загружать свои данные свойств материалов и использовать в дальнейшем. Насколько мне известно, то такого не существует. Репозитории данных карточек действительно существуют; некоторые из них предоставляются конкретным производителем материалов для их собственных продуктов и могут использоваться бесплатно (например, TATA Steel Aurora, Severstal). Другие, которые охватывают ряд материалов, часто идут с солидной годовой подпиской и предоставляют только необработанные данные (так что вам все равно придется напрячь мозги и применить знания для создания корректных карточек).

В AutoForm мы стремимся решить обе проблемы. Мы предлагаем комплексные учебные курсы по теории материалов, определению механических характеристик и последующему созданию карточек материалов. Это обучение по своей природе не зависит от языка и программного обеспечения. Мы также работаем с пользователями (часто в партнерстве с производителем материалов), чтобы помочь им разработать свои собственные карточки материалов, консультируя их.

Кроме того, мы постоянно стремимся расширять нашу библиотеку карточек материалов (с большой благодарностью всем участникам), которая на момент написания статьи включает в себя около 1000 широко используемых карточек материалов для автомобильной и аэрокосмической промышленности. Эти карточки материалов из стали, нержавеющей стали, алюминия и титана можно бесплатно загрузить и использовать. Однако мы не останавливаемся на достигнутом; на момент написания мы ведем переговоры с производителями материалов со всего мира о дальнейшем улучшении и расширении этой библиотеки.