Строительство
alt image

В последнее время методы цифрового проектирования и конечно-элементного анализа конструкций получили широкое распространение во всех отраслях промышленности. В то же время механические свойства материалов, оказывающие существенное влияние на точность получаемых результатов, остаются «белым пятном на карте».

Олег Копаев

Руководитель команды компьютерного моделирования «Северстали»

Олег Копаев рассказал сообществу «Вместе» об инжиниринговом портале «Северстали», с помощью которого клиенты и пользователи специализированного ПО могут получать точные и актуальные данные о свойствах стальных материалов для выполнения расчётов.

Традиционно для получения механических свойств исследуемых материалов специалисты используют следующие подходы:

  • принимают допущение, что все стали одинаковы и выбирают «сталь» / «углеродистая сталь» / «высокопрочная сталь» из встроенной базы данных программного обеспечения
  • находят необходимые данные в интернете, статьях или учебниках, не учитывая, что в некоторых работах использованы результаты лабораторных испытаний, проведённых в 1960–70-х гг.; производитель стали и стандарт, по которому она произведена, часто игнорируются.

Подобный подход может привести к значительному снижению точности результатов расчётов, а также существенно ограничивает возможности оптимизации изделия или процесса из-за невозможности выбора наиболее эффективного материала.

В металлургии ведётся постоянная работа над совершенствованием существующих и созданием новых марок сталей, появляются принципиально новые технологии и возможности.

На рисунке ниже представлено сравнение диаграмм деформирования сталей, используемых в России для производства колёсных дисков легковых автомобилей. Традиционно используемая сталь — S235JR, а современные эффективные стали — 07ГБЮ, HDT580F, HDT580X. Очевидно, что сталь HDT580X при увеличении пределов текучести и прочности на 200 МПа имеет и более высокий уровень пластичности в сравнении с S235JR.

Современные высокопрочные стали имеют и хорошие показатели величины ударной вязкости, доля вязкой составляющей излома достигает 95-100%.

Производители стального проката используют разные технологии и оборудование, это определяет отличия уровня механических свойств проката одной марки стали от разных поставщиков. В одной из работ по анализу технологии производства кронштейнов водосточной системы мы оценили влияние свойств проката одной марки стали от шести металлургических компаний на уровень качества при производстве и потребительские свойства готового изделия.

На рисунке ниже представлено сравнение вероятности образования дефектов при штамповке кронштейна. Чем ниже полученное максимальное значение, тем менее вероятно образование дефектов. Для обеспечения стабильного качества продукции не стоит использовать прокат поставщиков #2 и #3, желательно использовать прокат поставщиков #1 или #5.

К готовым кронштейнам предъявляются требования по надёжности: после нагружения массой 75 кг остаточная деформация изделия не должна превысить 5 мм. На рисунке ниже представлено сравнение результатов расчёта остаточной деформации после нагружения для кронштейнов, изготовленных из проката шести поставщиков. Кронштейны, изготовленные из проката поставщиков #2 и #5, не позволяют обеспечить требования к готовой продукции.

С учётом результатов двух расчётов целесообразно выбрать прокат поставщиков #1, #4 или #6.

Этот пример наглядно демонстрирует, как использование точных свойств материалов, а также выбор правильного поставщика стального проката позволяют обеспечить уровень качества при производстве и лучшие потребительские свойства. Часто это происходит без увеличения затрат или с экономическим эффектом.

«Северсталь» всегда готова поддержать клиентов во внедрении и использовании цифровых методов разработки продукции, а также оптимизации технологических процессов, поэтому мы создали и развиваем специальный ресурс для инженеров, где представлен большой набор подробных и актуальных данных о физических свойствах продукции «Северстали» — инжиниринговый портал.

Несколько сотен карточек материалов содержат следующую информацию:

  • диаграммы деформирования 00, 450 и 900 к направлению прокатки
  • результаты определения коэффициента деформационного упрочнения, анизотропии, термического упрочнения
  • диаграммы деформирования при повышенных температурах 100-9000С
  • FLD-диаграммы
  • теплофизические свойства и плотность при температурах 20-12000С
  • результаты усталостных испытаний
  • результаты испытаний на свариваемость
  • карточки в формате Autoform
  • трибологические свойства (в формате Triboform).

Реализован удобный сервис для заказа карточек на продукцию, отсутствующую в базе данных, но производимую «Северсталью». Мы готовы рассмотреть возможность подготовки карточек материалов в формате другого программного обеспечения.

Кроме карточек материалов на страницах нашего инжинирингового портала вы найдёте:

  • информацию о возможностях «Северстали» и наших партнеров в области компьютерного моделирования, создания цифровых двойников материалов, процессов и изделий

*все ссылки доступны только после регистрации.

На инжиниринговый портал https://vmeste.severstal.com/engineering-portal можно зайти с любых устройств.

Доступ к ресурсу бесплатный, регистрация займёт пару минут.

До встречи на страницах инжинирингового портала!


Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы иметь возможность оставлять комментарии.

Вам может быть интересно