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.

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 (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)....