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三维实体网格模流分析介绍及应用(多图)

来源:国际模具网 时间:2009/8/1 8:47:11

 

三维实体网格模流分析介绍及应用(多图)

作者: 网络综合    发布时间: 2009-6-30   [打印]

 

三维实体网格模流分析介绍及应用(多图)
字号显示:   2008-06-19 16:03:00  来源:网络综合
  摘要:由于塑料射出产品大多为薄壳产品,因此在模流分析上多使用薄壳模型(shell model)并指定厚度;或用STL格式模型,再依薄壳理论分析之。但由于薄壳理论的简化太多,在先天有诸多的限制,无法完全仿真塑料流动上的的所有现象;再加上部份的塑料件实为粗厚件,其厚度已超出薄壳理论的范围,且网格厚度定义不易,种种的误差累积可能会使分析结果的参考性变低。新一代的三维模流分析技术,使用三度空间的实体元素,不需做任何厚度的假设;再加上统御方程式不做任何的减化。可忠实的表现出所有塑料流动上的现象,其参考性也大为提高。本文即藉由Moldex3D以及数个实际案例来说明三维模流分析技术的优异性能。
  关键词 : 三维模流分析、Moldex3D、shell model、薄壳理论
  一、 案例
  因为使用实际3D理论来求解,因此对于塑料射出的应用不再局限于薄壳件,应用的范围更为广泛,且所得到的结果更为准确,在此列举连结器─如图1及图2所示、手机上盖─如图3及图4所示的实际短射与Moldex3D分析结果比较以供参考。下文中并将列举不同案例以说明3D模流分析在实际产品上的应用。


  图1、连接器产品模流分析与短射样品比较 图2、连接器产品模流分析与短射样品比较
 
 
  图3、手机外壳产品模流分析与短射样品比较 图4、手机外壳产品模流分析与短射样品比较
 A.喷流现象
  非薄壳件的一个常见的流动现象为喷流(jetting),通常这种现象会在成品表面留下皱折的痕迹。以薄壳理论为基础的mid-plane及STL 网格对于这种肇因于厚件及高射速的流动现象均无法做正确的仿真。本案例的几何如图5; 一模四穴含流道的体积约为635c.c., 充填时间为5秒,每一穴的每秒流率约为32c.c.,对一般射出而言并不算高速,但因为本案例几何造形不属于薄壳件,如此射速已足以让熔胶突出模壁表面,依此即可预测此处将有熔胶皱折的喷流现象产生。分析结果如图6。
 
  图5、喷流案例之几何外观 图6、Moldex3D预测的喷流现象
  B. 变形扭曲
  本案例为一电子产品的传动齿条,几何形状如图7。此产品的主要扭曲原因是来自于斜向齿形的排列。以薄壳网格来建立本模型的话,不容易正确的表达齿形特征; 三维网格则无此限制。三维网格产生如图8。图9则为放大四十倍的变形扭曲情形。

 
  图7、齿条之几何外观 图8、齿条之实体三维网格

 
  图9、扭曲变形的预测结果(放大40倍) 图10、机车后把手几何外观
 C. 纤维配向
  为了增加产品的机械强度,在塑料中加入纤维已是一个非常普遍的做法。但在强度增加的同时,却也往往会有不等向收缩的问题发生。通常如果纤维配向性越高,则不等向收缩变形的问题会越严重。解决的办法通常是尽量把纤维的配向打乱,然而纤维配向的预测向来是薄壳理论分析较弱的一环;而立体的3D网格则可不受此限。本案例为一机车的后把手,几何形状如图10。实体网格则如图11。由图12的纤维配向仿真结果可看出有明显的配向,业者即可则可参考此图来重新选择进胶口位置。
 
 
  图11、实体三维网格 图12、机车后把手流动仿真结果

三维实体网格模流分析介绍及应用(多图)
字号显示:   2008-06-19 16:03:00  来源:网络综合
  摘要:由于塑料射出产品大多为薄壳产品,因此在模流分析上多使用薄壳模型(shell model)并指定厚度;或用STL格式模型,再依薄壳理论分析之。但由于薄壳理论的简化太多,在先天有诸多的限制,无法完全仿真塑料流动上的的所有现象;再加上部份的塑料件实为粗厚件,其厚度已超出薄壳理论的范围,且网格厚度定义不易,种种的误差累积可能会使分析结果的参考性变低。新一代的三维模流分析技术,使用三度空间的实体元素,不需做任何厚度的假设;再加上统御方程式不做任何的减化。可忠实的表现出所有塑料流动上的现象,其参考性也大为提高。本文即藉由Moldex3D以及数个实际案例来说明三维模流分析技术的优异性能。
  关键词 : 三维模流分析、Moldex3D、shell model、薄壳理论
  一、 案例
  因为使用实际3D理论来求解,因此对于塑料射出的应用不再局限于薄壳件,应用的范围更为广泛,且所得到的结果更为准确,在此列举连结器─如图1及图2所示、手机上盖─如图3及图4所示的实际短射与Moldex3D分析结果比较以供参考。下文中并将列举不同案例以说明3D模流分析在实际产品上的应用。


  图1、连接器产品模流分析与短射样品比较 图2、连接器产品模流分析与短射样品比较
 
 
  图3、手机外壳产品模流分析与短射样品比较 图4、手机外壳产品模流分析与短射样品比较
 A.喷流现象
  非薄壳件的一个常见的流动现象为喷流(jetting),通常这种现象会在成品表面留下皱折的痕迹。以薄壳理论为基础的mid-plane及STL 网格对于这种肇因于厚件及高射速的流动现象均无法做正确的仿真。本案例的几何如图5; 一模四穴含流道的体积约为635c.c., 充填时间为5秒,每一穴的每秒流率约为32c.c.,对一般射出而言并不算高速,但因为本案例几何造形不属于薄壳件,如此射速已足以让熔胶突出模壁表面,依此即可预测此处将有熔胶皱折的喷流现象产生。分析结果如图6。
 
  图5、喷流案例之几何外观 图6、Moldex3D预测的喷流现象
  B. 变形扭曲
  本案例为一电子产品的传动齿条,几何形状如图7。此产品的主要扭曲原因是来自于斜向齿形的排列。以薄壳网格来建立本模型的话,不容易正确的表达齿形特征; 三维网格则无此限制。三维网格产生如图8。图9则为放大四十倍的变形扭曲情形。

 
  图7、齿条之几何外观 图8、齿条之实体三维网格

 
  图9、扭曲变形的预测结果(放大40倍) 图10、机车后把手几何外观
 C. 纤维配向
  为了增加产品的机械强度,在塑料中加入纤维已是一个非常普遍的做法。但在强度增加的同时,却也往往会有不等向收缩的问题发生。通常如果纤维配向性越高,则不等向收缩变形的问题会越严重。解决的办法通常是尽量把纤维的配向打乱,然而纤维配向的预测向来是薄壳理论分析较弱的一环;而立体的3D网格则可不受此限。本案例为一机车的后把手,几何形状如图10。实体网格则如图11。由图12的纤维配向仿真结果可看出有明显的配向,业者即可则可参考此图来重新选择进胶口位置。
 
 
  图11、实体三维网格 图12、机车后把手流动仿真结果
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