THE ROLE OF CAD IN THE DEVELOPMENT OF ENGINEERING SOLUTIONS FOR THE METALLURGICAL INDUSTRY: EXPERIENCE IN USING ANSYS, AUTOCAD, SOLIDWORKS AND MATLAB

O.M. Hrechanyi; T.O. Vasilchenko; A.O. Vlasov; O.P. Ivakhnenko; M.V. Vernydub

doi:10.34185/1562-9945-3-158-2025-02

Автор(и)

O.M. Hrechanyi
T.O. Vasilchenko
A.O. Vlasov
O.P. Ivakhnenko
M.V. Vernydub

DOI:

https://doi.org/10.34185/1562-9945-3-158-2025-02

Ключові слова:

автоматизоване проектування, комп'ютерне моделювання, інженерні розрахунки, технічні стандарти, аналіз даних

Анотація

У статті розглядається важливість використання сучасних програмних засобів для проєктування інженерних рішень у металургійній галузі, зокрема програм ANSYS, AutoCAD, SolidWorks та MATLAB. Огляд охоплює як їхні сильні, так і слабкі сторони, зокрема в контексті специфічних металургійних завдань: моделювання технологічних процесів, проєктування механічних компонентів, а також аналіз теплових і механічних навантажень. Особливу увагу приділено застосуванню ANSYS для чисельного моделю-вання процесу прокатки металів, MATLAB для термічних процесів у печах, а також AutoCAD і SolidWorks для створення геометричних моделей та проєктування прокат-них станів. Важливим аспектом є те, що кожне програмне забезпечення має свою специфіку використання, що зумовлює необхідність точного вибору інструменту за-лежно від типу завдання, вимог до точності, продуктивності та вартості. Розгляда-ється інтеграція цих інструментів для забезпечення високої точності інженерних ро-зрахунків і вдосконалення методик проєктування в складних виробничих умовах. На-приклад, ANSYS дозволяє провести детальний аналіз деформацій і температурних змін в матеріалах, що дозволяє оптимізувати технологічні процеси в металургії, зокрема прокатки алюмінієвих сплавів та композитних матеріалів. MATLAB, у свою чергу, ви-користовується для розв'язання диференціальних рівнянь, що описують термічну ди-наміку в печах, а AutoCAD і SolidWorks активно застосовуються для проєктування і моделювання механічних систем, зокрема компонентів прокатних станів. Крім того, в статті підкреслено важливість вибору програмного забезпечення з урахуванням якос-ті вхідних даних, доступних обчислювальних ресурсів і кваліфікації користувачів. Про-грамні продукти мають свої переваги, такі як висока точність моделювання в ANSYS або зручність у роботі з AutoCAD, але й ряд обмежень, включаючи високу вартість ліцензій і потребу в потужних обчислювальних системах. Наукова новизна роботи по-лягає в розробці мультифізичного підходу, що поєднує різні програмні інструменти для моделювання складних металургійних процесів, що дозволяє досягти високої точності інженерних розрахунків та оптимізації технологічних ліній. Це важливо для підвищен-ня ефективності виробництва і зниження витрат на етапах проєктування.

Посилання

Shapurov OO Research methods for production & business activity of machine-building enterprises. Actual Problems of Economics. 2009. No. 7. P. 168–174.

Shapurov OO State and trends of machine-building development. Actual Problems of Eco-nomics. 2009. No. 3. P. 57–63.

Strandless rolling based on four-high modules in stands of continuous section mills /

I. Oginskiy et al. Journal of Alloys and Metallurgical Systems . 2025. Vol. 9. P. 100149.

URL: https://doi.org/10.1016/j.jalmes.2024.100149

Numerical analysis of the twin-roll casting of thin aluminum-steel clad strips /

M. Stolbchenko et al. Forschung im Ingenieurwesen . 2014. Vol. 78, no. 3-4. P. 121–130.

URL: https://doi.org/10.1007/s10010-014-0182-x

Experimental twin-roll casting equipment for production of thin strips / OY Grydin, et al. Metallurgical and Mining Industry . 2010, 2(5), pp. 348–354

Murashko V., Kulik D., Hrechanyi O.M. Perspectives of using imitation modeling in the design of metallurgical equipment. Collection of scientific works of students, aspirants, doc-toral students and young scientists «Young science-2023» Zaporizhzhia: ZNU, 2023. Vol. 5 C. 363-365. [in Ukrainian]

Simulation modeling in the research of metallurgical equipment operation / OM Yhtchanyi et al. System technologies . 2024. Vol. 2, no. 151. P. 62–75.

URL: https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-151-2024-06

Finite element simulation of liquid nitrogen temperature rolling of marine grade aluminum alloy 5754 / A. R. Jagadish et al. Materials Today: Proceedings . 2022.

URL: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.618

Analysis of microstructure and properties evolution of asynchronous hot rolled stainless steel clad plate with interlayer / Y. Yi et al. Materials Today Communications. 2024. P. 111380. URL: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111380

Deformation Uniformity of Cold-Rolled Q235 Steel Rebar by FEM in Bending and Roll-ing Processes / F.-l. Sui et al. Journal of Iron and Steel Research International. 2012. Vol. 19, no. 8. P. 37–42. URL: https://doi.org/10.1016/s1006-706x(12)60137-x

A security architecture for Metallurgical and Heating Processes (Metallurgical furnace) / P. Urs et al. IFAC-PapersOnLine. 2024. Vol. 58, no. 22. P. 124–129.

URL: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2024.09.302

Zhao H., Bai R., Liu G. 3D Modeling of Open Pit Based on AutoCAD and Application. Proceedings of Earth and Planetary Science . 2011. Vol. 3. P. 258–265.

URL: https://doi.org/10.1016/j.proeps.2011.09.092

Effect of copper on the mechanical properties of alloys formed by powder metallurgy / WD Wong-Ángel et al. Materials & Design. 2014. Vol. 58. P. 12–18.

URL: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.02.002

Sawant MS, Jain NK, Nikam SH Theoretical modeling and finite element simulation of dilution in micro-plasma transferred arc additive manufacturing of metallic materials. Interna-tional Journal of Mechanical Sciences . 2019. Vol. 164. P. 105166.

URL: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.105166

Additive manufacturing of metallic lattice structures: Unconstrained design, accurate fab-rication, fascinated performances, and challenges / L.-Y. Chen et al. Materials Science and Engineering: R: Reports. 2021. Vol. 146. P. 100648.

URL: https://doi.org/10.1016/j.mser.2021.100648

Radionova L. V., Chernyshev A. D., Lisovskiy R. A. Interactive Educational System – Virtual Simulator "Sheet Rolling". Procedia Engineering. 2017. Vol. 206. P. 512–518.

URL: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.509 (

Design of Steel Profiles with Similar Characteristics to the Aluminum Profiles Used in Solar Panels / E. Calis et al. IFAC-PapersOnLine. 2024. Vol. 58, no. 3. P. 244–249.

URL: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2024.07.158

Achieving metallurgical bonding in steel faceplate/aluminum foam sandwich via hot pressing and foaming processes: interfacial microstructure evolution and tensile behavior / L. Wang et al. Journal of Materials Processing Technology. 2024. P. 118636.

URL: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2024.118636

Akhmetova G., Kudrya A., Panin E. Universal technique for information and digital anal-ysis of steel and alloy structures using MATLAB. MethodsX. 2024. P. 103059.

URL: https://doi.org/10.1016/j.mex.2024.103059