Сергій Паршин, Ольга Огороднікова
Огляд нових можливостей версії ANSYS 7
Комп'ютерна система інженерного аналізу ANSYS дозволяє проводити складні міждисциплінарні розрахунки з урахуванням нелінійних і високошвидкісних процесів. Повний набір функцій і алгоритмів системи дозволяє користувачеві подолати межі оціночних конструкторських розрахунків, надаючи можливість, зокрема, моделювати багато технологічних процесів в машинобудуванні. Як приклад можна привести моделювання процесів упругопластической деформації циліндричних оболонок обкаткою.
У сучасній техніці існує значна кількість технологічних процесів, пов'язаних з профілюванням оболонок накаткой, наприклад отримання різьби на порожніх деталях, профілювання черв'яків черв'ячних передач, отримання сильфонов і профільно-кручених труб теплотехнічного призначення. Подібні технології мають як плюси, обумовлені можливістю швидкого перенастроювання з одного профілерозмірів на інший, так і мінуси, пов'язані з недостатньою передбачуваністю процесу (наприклад, з втратою профілем стійкості) і малою стійкістю профілюючого інструменту, що особливо важливо в разі товстостінних трубчастих деталей.
Більшість сучасних теорій пластичної деформації засноване на аналізі спрощених двовимірних моделей процесу пластичного деформування металу. Існуючі аналітичні методи рішення плоских задач дозволяють визначати локальні характеристики напружено-деформованого стану в будь-якій точці осередку деформації. Однак практичні можливості цих методів лімітовані обмеженнями прийнятих гіпотез і припущень. Так, при спробі вирішення об'ємної задачі деформування, як правило, вдається обчислити тільки інтегральні параметри напружено-деформованого стану металу в осередку деформації (сили, моменти профілювання, витяжки, розширення), при цьому неможливо точно визначити геометрію готової поверхні, розподіл напружень всередині заготовки і на її поверхні, фактичні розміри вогнища деформації. Рішення низки практичних питань по технології профілювання вимагає більш повної і достовірної інформації про неоднорідності напружено-деформованого стану металу в порівнянні з тією, яку дає аналітичний розрахунок двовимірних моделей. 
Система ANSYS дозволяє вирішувати нелінійну задачу профілювання оболонок дискретно, методом кінцевих елементів на основі тривимірної, об'ємної моделі, адекватно відбиває навантаження, що діють на трубну заготовку, а також взаємодія інструменту і заготовки в процесі деформації.
Інтерес представляє завдання про профілювання трубних заготовок з різних матеріалів (сталь 20, сталь 12Х18Н10Т, латунь Л68 і титановий сплав ВТ 1-0) трьома планетарно рухомими роликами, що мають регульоване кутове положення для отримання необхідного кута підйому гвинтової лінії. Рішення завдання було розбито на три етапи, два з яких відображають хід процесу деформації, а саме: початкова вдавлення ролика в заготовку і власне профілювання на ділянці трубної заготовки. На третьому етапі була створена контактна модель для отримання картини розподілу контактних тисків по поверхні контакту ролика і труби. Для деформівних матеріалів вибрано пружно-пластичне поведінку, що враховує пружну віддачу труби при профілювання, і задані мультилинейной ізотропні криві зміцнення у вигляді табличних функцій. Передбачалося, що ролик не деформується, що близько до дійсності, оскільки зазвичай ролики виготовляються із загартованої сталі ШХ15 або іншого твердого сплаву і дійсно при технологічних навантаженнях не деформуються.
Результатами виконання завдання на першому і другому етапах є величини гідростатичного тиску, інтенсивності напружень (див. Малюнок) і пластичних деформацій, а також трьох головних напружень в найбільш небезпечної точки можливого руйнування, що знаходиться на внутрішній поверхні трубного профілю під роликом. Знайдені величини дозволяють в подальших розрахунках визначити ступінь використання ресурсу пластичності матеріалу труби з метою виявлення тріщин в зоні деформації. Аналіз розрахункових результатів на третьому етапі показує, що використання роликів з торообразной (закругленою) кататися поверхнею дозволяє зменшити контактні тиску при тій же глибині вдавлення і тим самим підвищити стійкість інструменту.
Крім того, були розраховані залежності ресурсу пластичності матеріалу в характерних точках осередку деформації від глибини вдавлення, діаметра профілюючого ролика і матеріалу профільованої деталі. Комп'ютерні розрахунки зіставлені з експериментальними даними - їх розбіжність складає не більше 5%, що підтверджує надійність розроблених алгоритмів і моделей.
Розрахункові можливості САЕ-системи ANSYS можуть бути використані для вдосконалення існуючих технологій і установок, а також для розробки нових технологій і вибору оптимального інструменту.
«САПР і графіка» 2'2003