Cледующий шаг в развитии технологии цифровых двойников – разработка мастер-модели авиационного двигателя
Инженеры Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» впервые при работе над созданием цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01 разработали глобальную мастер-модель: модульная трехмерная модель газотурбинного двигателя позволяет использовать в качестве отдельных узлов детали с отклонениями и позволяет отслеживать влияние внесенных изменений на конструкцию двигателя в целом.
Разработка мастер-модели – еще один шаг в развитии технологии цифровых двойников. Ранее инженеры «Центра компьютерного инжиниринга» (CompMechLab ® ) СПбПУ (ключевое подразделение Центра компетенций НТИ СПбПУ) интегрировали сквозное моделирование технологических процессов изготовления деталей в разработку цифрового двойника (ЦД-П).
Для апробации мастер-модели были проведены работы по определению влияния технологических отклонений деталей статора газотурбинного двигателя (ГТД) на его прочностные характеристики. В процессе работы была разработана модульная трехмерная модель ГТД. В качестве изменяемой детали выступала геометрия корпуса второй опоры, расчет проводился с несколькими, отличающимся друг от друга вариациями детали. Снятие интересующих параметров проводилось на виртуальных датчиках, а с помощью скриптов происходило преобразование полученных в конечно-элементном анализе величин в нормативные. В результате было выявлено влияние неплоскостности фланца на напряженно-деформированное состояние всего двигателя. В основных, критически важных узлах снизились коэффициенты запаса прочности, в следствии чего можно сделать вывод о снижении ресурса.
Построение мастер-модели в сжатые сроки стало возможно благодаря постоянно расширяющемуся функционалу цифровой платформы CML-Bench™, на которой ведется разработка цифрового двойника ТВ7-117СТ-01.
« Модульная мастер-модель позволяет сделать следующий шаг после разработки сквозной цепочки техпроцессов и интегрировать деталь после «виртуального изготовления» в общую сборку двигателя. При таком подходе открывается возможность анализировать влияние неточностей изготовления конкретного узла на характеристики двигателя в целом. Высокая степень автоматизации процесса работы с мастер-моделью благодаря размещению на цифровой платформе позволяет быстро интегрировать различные конфигурации деталей, что в будущем уменьшит время на модернизацию существующих и создание новых двигателей », – прокомментировал важность разработки мастер-модели инженер «Центра компьютерного инжиниринга» СПбПУ Владислав Климкин.
Основной выгодой применения мастер-модели является возможность экспериментирования с различными вариантами конструкции в интересующей области модели, а также прослеживание влияния изменений на всю сборку в целом. Система виртуальных помощников CML-Bench™ позволяет проводить расчеты одновременно по различным сценариями без увеличения сроков.
Для авиадвигателестроения использование данного подхода позволяет ускорить и удешевить модернизацию существующей конструкции.
Следующим шагом развития концепции цифровых двойников станет применение мастер-модели в мультидисциплинарном расчете, что позволит производить более детальную оценку влияния неточностей изготовления деталей на интегральные характеристики двигателя.
Справочно:
Разработка цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01 ведется по заказу АО «ОДК-Климов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию ГК «Ростех»).
CML-Bench™ – цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (DigitalTwins) и «умных» цифровых двойников (SmartDigitalTwins) как высокотехнологичных промышленных изделий/продуктов, так и технологических/производственных процессов их изготовления, система управления деятельностью в области системного цифрового инжиниринга (системного и модельно-ориентированного инжиниринга, математического, компьютерного и суперкомпьютерного моделирования, цифрового проектирования, компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга).
