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.

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 её положения перед штамповкой в инструменте со сложной поверхностью. Сопротивление деформации материала заготовки зависит от деформации, температуры и скорости деформации. Другие свойства материала, 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 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.

В новой версии программы QForm 7 данная функция была добавлена.

Ссылки

[www.qform3d.com 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 [www.sigla.ru/table.jsp?f=8&t=3&v0=0372-2929&f=1003&t=1&v1=&f=4&t=2&v2=&f=21&t=3&v3=&f=1016&t=3&v4=&f=1016&t=3&v5=&bf=4&b=&d=0&ys=&ye=&lng=&ft=&mt=&dt=&vol=&pt=&iss=&ps=&pe=&tr=&tro=&cc=UNION&i=1&v=tagged&s=0&ss=0&st=0&i18n=ru&rlf=&psz=20&bs=20&ce=hJfuypee8JzzufeGmImYYIpZKRJeeOeeWGJIZRrRRrdmtdeee88NJJJJpeeefTJ3peKJJ3UWWPtzzzzzzzzzzzzzzzzzbzzvzzpy5zzjzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzztzzzzzzzbzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzvzzzzzzyeyTjkDnyHzTuueKZePz9decyzzLzzzL*.c8.NzrGJJvufeeeeeJheeyzjeeeeJh*peeeeKJJJJJJJJJJmjHvOJJJJJJJJJfeeeieeeeSJJJJJSJJJ3TeIJJJJ3..E.UEAcyhxD.eeeeeuzzzLJJJJ5.e8JJJheeeeeeeeeeeeyeeK3JJJJJJJJ*s7defeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeSJJJJJJJJZIJJzzz1..6LJJJJJJtJJZ4....EK*&debug=false 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.

Отрывок, характеризующий QForm 2D/3D

Лакей хотел войти, чтобы убрать что то в зале, но она не пустила его, опять затворив за ним дверь, и продолжала свою прогулку. Она возвратилась в это утро опять к своему любимому состоянию любви к себе и восхищения перед собою. – «Что за прелесть эта Наташа!» сказала она опять про себя словами какого то третьего, собирательного, мужского лица. – «Хороша, голос, молода, и никому она не мешает, оставьте только ее в покое». Но сколько бы ни оставляли ее в покое, она уже не могла быть покойна и тотчас же почувствовала это.
В передней отворилась дверь подъезда, кто то спросил: дома ли? и послышались чьи то шаги. Наташа смотрелась в зеркало, но она не видала себя. Она слушала звуки в передней. Когда она увидала себя, лицо ее было бледно. Это был он. Она это верно знала, хотя чуть слышала звук его голоса из затворенных дверей.
Наташа, бледная и испуганная, вбежала в гостиную.
– Мама, Болконский приехал! – сказала она. – Мама, это ужасно, это несносно! – Я не хочу… мучиться! Что же мне делать?…
Еще графиня не успела ответить ей, как князь Андрей с тревожным и серьезным лицом вошел в гостиную. Как только он увидал Наташу, лицо его просияло. Он поцеловал руку графини и Наташи и сел подле дивана.
– Давно уже мы не имели удовольствия… – начала было графиня, но князь Андрей перебил ее, отвечая на ее вопрос и очевидно торопясь сказать то, что ему было нужно.
– Я не был у вас всё это время, потому что был у отца: мне нужно было переговорить с ним о весьма важном деле. Я вчера ночью только вернулся, – сказал он, взглянув на Наташу. – Мне нужно переговорить с вами, графиня, – прибавил он после минутного молчания.
Графиня, тяжело вздохнув, опустила глаза.
– Я к вашим услугам, – проговорила она.
Наташа знала, что ей надо уйти, но она не могла этого сделать: что то сжимало ей горло, и она неучтиво, прямо, открытыми глазами смотрела на князя Андрея.
«Сейчас? Сию минуту!… Нет, это не может быть!» думала она.
Он опять взглянул на нее, и этот взгляд убедил ее в том, что она не ошиблась. – Да, сейчас, сию минуту решалась ее судьба.
– Поди, Наташа, я позову тебя, – сказала графиня шопотом.
Наташа испуганными, умоляющими глазами взглянула на князя Андрея и на мать, и вышла.
– Я приехал, графиня, просить руки вашей дочери, – сказал князь Андрей. Лицо графини вспыхнуло, но она ничего не сказала.
– Ваше предложение… – степенно начала графиня. – Он молчал, глядя ей в глаза. – Ваше предложение… (она сконфузилась) нам приятно, и… я принимаю ваше предложение, я рада. И муж мой… я надеюсь… но от нее самой будет зависеть…
– Я скажу ей тогда, когда буду иметь ваше согласие… даете ли вы мне его? – сказал князь Андрей.
– Да, – сказала графиня и протянула ему руку и с смешанным чувством отчужденности и нежности прижалась губами к его лбу, когда он наклонился над ее рукой. Она желала любить его, как сына; но чувствовала, что он был чужой и страшный для нее человек. – Я уверена, что мой муж будет согласен, – сказала графиня, – но ваш батюшка…
– Мой отец, которому я сообщил свои планы, непременным условием согласия положил то, чтобы свадьба была не раньше года. И это то я хотел сообщить вам, – сказал князь Андрей.
– Правда, что Наташа еще молода, но так долго.
– Это не могло быть иначе, – со вздохом сказал князь Андрей.
– Я пошлю вам ее, – сказала графиня и вышла из комнаты.
– Господи, помилуй нас, – твердила она, отыскивая дочь. Соня сказала, что Наташа в спальне. Наташа сидела на своей кровати, бледная, с сухими глазами, смотрела на образа и, быстро крестясь, шептала что то. Увидав мать, она вскочила и бросилась к ней.
– Что? Мама?… Что?
– Поди, поди к нему. Он просит твоей руки, – сказала графиня холодно, как показалось Наташе… – Поди… поди, – проговорила мать с грустью и укоризной вслед убегавшей дочери, и тяжело вздохнула.
Наташа не помнила, как она вошла в гостиную. Войдя в дверь и увидав его, она остановилась. «Неужели этот чужой человек сделался теперь всё для меня?» спросила она себя и мгновенно ответила: «Да, всё: он один теперь дороже для меня всего на свете». Князь Андрей подошел к ней, опустив глаза.
– Я полюбил вас с той минуты, как увидал вас. Могу ли я надеяться?
Он взглянул на нее, и серьезная страстность выражения ее лица поразила его. Лицо ее говорило: «Зачем спрашивать? Зачем сомневаться в том, чего нельзя не знать? Зачем говорить, когда нельзя словами выразить того, что чувствуешь».
Она приблизилась к нему и остановилась. Он взял ее руку и поцеловал.
– Любите ли вы меня?
– Да, да, – как будто с досадой проговорила Наташа, громко вздохнула, другой раз, чаще и чаще, и зарыдала.
– Об чем? Что с вами?
– Ах, я так счастлива, – отвечала она, улыбнулась сквозь слезы, нагнулась ближе к нему, подумала секунду, как будто спрашивая себя, можно ли это, и поцеловала его.
Князь Андрей держал ее руки, смотрел ей в глаза, и не находил в своей душе прежней любви к ней. В душе его вдруг повернулось что то: не было прежней поэтической и таинственной прелести желания, а была жалость к ее женской и детской слабости, был страх перед ее преданностью и доверчивостью, тяжелое и вместе радостное сознание долга, навеки связавшего его с нею. Настоящее чувство, хотя и не было так светло и поэтично как прежнее, было серьезнее и сильнее.
– Сказала ли вам maman, что это не может быть раньше года? – сказал князь Андрей, продолжая глядеть в ее глаза. «Неужели это я, та девочка ребенок (все так говорили обо мне) думала Наташа, неужели я теперь с этой минуты жена , равная этого чужого, милого, умного человека, уважаемого даже отцом моим. Неужели это правда! неужели правда, что теперь уже нельзя шутить жизнию, теперь уж я большая, теперь уж лежит на мне ответственность за всякое мое дело и слово? Да, что он спросил у меня?»
– Нет, – отвечала она, но она не понимала того, что он спрашивал.
– Простите меня, – сказал князь Андрей, – но вы так молоды, а я уже так много испытал жизни. Мне страшно за вас. Вы не знаете себя.
Наташа с сосредоточенным вниманием слушала, стараясь понять смысл его слов и не понимала.
– Как ни тяжел мне будет этот год, отсрочивающий мое счастье, – продолжал князь Андрей, – в этот срок вы поверите себя. Я прошу вас через год сделать мое счастье; но вы свободны: помолвка наша останется тайной и, ежели вы убедились бы, что вы не любите меня, или полюбили бы… – сказал князь Андрей с неестественной улыбкой.
– Зачем вы это говорите? – перебила его Наташа. – Вы знаете, что с того самого дня, как вы в первый раз приехали в Отрадное, я полюбила вас, – сказала она, твердо уверенная, что она говорила правду.
– В год вы узнаете себя…