Цифровой двойник авиационного двигателя будет учитывать особенности производства
Инженеры «Центра компьютерного инжиниринга» (CompMechLab ® ) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого впервые в отрасли интегрировали сквозное моделирование технологических процессов изготовления деталей в разработку цифрового двойника (ЦД-П) авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01. Это позволит выявлять и учитывать влияние отклонений и остаточных напряжений, которые могут возникнуть при производстве детали, на параметры как отдельной детали, так и изделия в целом.
Сквозное моделирование технологического процесса включает в себя моделирование последовательности отдельных технологических операций и обязательное обеспечение трансфера информации о состоянии заготовки между ними.
« Для проведения сквозного моделирования технологического процесса, в первую очередь, производится настройка цепочки изготовления и обработки детали перед ее установкой в сборку, а именно задается последовательность и параметры основных технологических операций. Для каждого типа технологической операции в цифровой платформе CML - Bench ™* разработан виртуальный испытательный стенд, универсальный относительно обрабатываемой детали. Для моделирования технологических операций могут быть использованы как специализированные, предназначенные для конкретной технологической операции, так и универсальные системы конечно-элементного анализа.
Например, моделирование операций обработки металлов давлением, таких как горячая и холодная штамповка, свободная ковка, выполняется в отечественном программном обеспечении QForm, а моделирование процессов ортогонального точения выполняется в программном обеспечении компании Dassault Systèmes – SIMULIA Abaqus**. В результате моделирования технологической операции получается набор файлов, содержащих информацию о состоянии заготовки (геометрия, остаточные напряжения, состояние материала), в определенном формате. Наша задача состояла в обеспечении корректной интерпретации этой информации при моделировании последующей операции », - объясняет технологию сквозного моделирования технологических процессов ведущий инженер Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab ® ) СПбПУ Татьяна Сергеева .
Для интеграции расчетных моделей были разработаны скрипты автоматизированной обработки результатов и конвертации выходных данных в формат, необходимый для выполнения моделирования следующей технологической операции. Это стало возможным благодаря постоянному расширению функционала и спектра совместимого ПО платформы CML-Bench тм , на которойведется разработка цифрового двойника ТВ7-117СТ-01.
В результате такого моделирования каждая технологическая операция имеет историю не только наследованной геометрии детали, но и напряженно-деформированного состояния детали, полученного в ходе моделирования технологических операций. Это позволяет определить места высокой концентрации напряжений в детали, которые должны быть учтены в расчетах на прочность.
Доработка цепочки технологических процессов и ее наполнение различными параметрами дает возможность в дальнейшем уточнять не только прочностные расчеты изделия, но и оптимизировать технологический процесс изготовления любых деталей на производстве,
улучшать качество проектирования, сокращать количество испытаний опытного образца, а также отслеживать влияние на работу и ресурс изделия отклонений, получаемых в процессе производства.
Справочно:
Газотурбинный двигатель ТВ7-117СТ-01 – гражданская модификация для пассажирского самолета Ил-114-300, который предназначен для эксплуатации на местных воздушных линиях. Применение двигателя ТВ7-117СТ-01, позволит увеличить, по сравнению с Ил-114, дальность полета с максимальным числом пассажиров до 1900 км.
Разработка цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01 ведется по заказу АО «ОДК-Климов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию ГК «Ростех»).
*Цифровая платформа CML-Bench™ – цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) и «умных» цифровых двойников (Smart Digital Twins) 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).
**Работа была завершена в 2021 году.
