Процессы обработки давлением находят широкое применение во многих отраслях промышленности: вагоностроении, машиностроении, авиастроении, судостроении и др. К примеру, автомобиль на 80-85 % состоит из деталей полученных методами обработки металлов давлением.
К процессам обработки давлением относят процессы горячей и холодной штамповки, осадки, прокатки, ковки, гибки, вытяжки, прошивки и многие другие. К отдельным методам обработки давлением можно отнести процессы изготовления гнутых профилей получаемые на гибочно-прокатных станах.
Несмотря на очень широкое применение методов обработки металлов давлением сами процессы еще недостаточно изучены, что сдерживает разработку рациональных технологий, позволяющих оптимизировать технологический процесс изготовления изделий и снизить расходы для их производства. Это связано со сложностью процессов, происходящих при пластическом течении металла при обработке давлением. Исследованию пластического течения посвящено немало учебной и научной литературы, где выводятся расчетные значения для различных процессов обработки металлов давлением. К сожалению, теоретические формулы можно вывести только для относительно не сложных процессов и с большими допущениями, например, к процессам гибки, осадки, вытяжки и к заготовкам простой формы: цилиндра, круглой формы, плоского квадратного листа. При применении заготовок более сложной формы и внедрению более совершенных методов обработки давлением данные формулы уже не работают или дают погрешность и не могут применяться при разработке оптимальных технологий. Применяемые в теории обработки давлением различные приближенные методы сложны в использовании и требуют тщательного подхода при их применении.
Выходом из этой ситуации является использование программ основанных на методах конечных элементов. Наилучшей в своей области это использование программы LS-DYNA. Программа предназначена для расчетов быстротекучих, динамичных задач физики и процессов, имеющих значительную нелинейность и очень хорошо подходит для решения задач обработки давлением, поскольку течение материала в процессе пластической деформации в процессах ОМД обладает значительной нелинейностью.
Программа LS-DYNA позволяет смоделировать практически все процессы обработки металлов давлением, начиная от простой гибки или осадки заготовки и заканчивая деформацией многослоистых материалов или штамповкой взрывом. При этом в отличие от теоретических расчетов, где есть значительные ограничения по размерам и форме заготовки здесь нет ограничений по размерам и формам заготовок. Связано это с тем, что при создании конечно-элементой модели выполняется разбиение заготовки любой сложности на элементарные элементы (пирамиды, четырехугольники, треугольники и др.). Таким образом, значительно расширяя области применении данной программы.
Моделирование процессов обработки давлением в программе LS-DYNA позволяет определить все необходимые параметры: НДС в заданной точке заготовки и воздействующего инструмента в любой момент времени, а также энергетические параметры процесса, значения усилий и моментов, нормальных и касательных сил, контактные значения процесса и другое, что необходимо при разработке оптимального технологического процесса и немало важно для глубокого анализа и понимания процессов, происходящих в детале при пластическом течении материала.
Основные сложности моделирования в LS-DYNA это наличие значительного количества разнообразных меню и параметров, требующих ввода, что требует высокой степени подготовки и глубокого понимания процесса и необходимость высокопроизводительных вычислительных систем для их реализации.