什么是模流分析?

发布日期:[08-12-28 01:10:09] 浏览人次:[]

*人为操作误差。(模型建立尺寸精度等)

一般说来,CAE得解的误差值不见得都能小于模具容许公差﹐但这不要认为CAE不够准确或失去实用性﹔现实上﹐理论与实务虽仍有差距,但相对的CAE提供了详尽的数据辅助判断﹐较之传统经验试误法仍是大幅提升了效益。

模流CAE的操作

模流CAE软件的操作可分成三方面:

(1) 模型建立(Modeling): 模型代表着成品几何形状与尺寸规格,通常软件会附有前后处理程序﹐前处理为model建立﹐后处理为分析结果图形显示。另外透过转换接口也可以接受CAID工业设计软件如Alias-WaveFront,CAD软件如IDEAS, Pro-E,CATIA或其它CAE软件如ANSYS,NASTRAN等建好的模型。

(2) 物性数据(Data Bank): 所有的物理解析均根据于材料的物性出发做计算﹐不同物料则有不同的物性﹐产生不同的成型情况。CAE软件内一般均有内建数据库﹐提供操作者呼叫使用。

(3) 成型条件(分析模块): 完整的射出成型分为几个阶段﹐各阶段均有不同物理现象在进行﹐因此也需要分段使用不同模块来做计算。

概略来说﹐充填是一种流动现象﹐保压是后续的二次高压以补偿固化收缩的体积﹔冷却则计算管路与模具、热塑料间的热传现象。固化后成品会收缩﹐收缩不均成品会产生翘曲﹔受外力时会产生应力变形﹐添加玻纤的复合材料则有配向性问题﹐影响结构强度﹔热固性材料则需考虑固化反应动力学﹐气体辅助射出成型则有塑料与空气两相流动的问题﹔另有一些不同于传统射出成型的的新程序与观念也正在持续发展中﹐例如计算模具收缩尺寸、最佳化条件寻找的功能,以及智能型控制系统等。

解析程序

CAE 解析程序则可以分为六个步骤:

CAE之数值解法大都使用有限元素分析,首先需架构成品如图A,为一干衣机壳盖板﹔model是由surface面所组成如图B﹔进行数值计算则先切割成元素如图C﹔元素之数目则影响了分析正确性与计算时间,如图D.

图A

图B

图C

图D

元素切割密度与计算精度的关系可解释如下。下图为一简单平板,但平均肉厚2mm中﹐夹有一区为1mm,由左方入料,预期孔区肉厚薄﹐阻力大﹐流速会较慢﹐因此右侧会有一缝合线产生。但当切割元素密度参数不同时, 所显示结果详细程度会有所不同﹔太粗的网格﹐可能就失去这条缝合线的数据。

前后处理程序

前处理 是指Model建立,包括成品几何尺寸、浇口位置、流道配置等, 如下图

后处理 则是分析结果显示,包括计算所得的各种物理量﹐如时间、温度、压力等

MODEL建立

Model建立﹐包括成品几何尺寸、浇口位置、流道配置等。后处理则是分析结果显示﹐包括计算所得的各种物理量﹐如时间、温度、压力等。另外﹐当CAD已完成 Model绘制后﹐可以转换接口直接读取﹐省略二次绘图时间。目前可接受IGES、Patran、Ansys、C-Mold(已购并)、STL及实体元素(Solid element)如Pro-E等。

 

前后处理程序:

分析前要先建立一个模型﹐使计算机能了解成品所有几何性。Model是由点(point)与面(surface)所组成。每一点在空间上都有惟一坐标值﹐面由点所联结而成﹐但需注意同一个面上所有点需为共平面﹐不可以歪斜﹐否则元素切割(mesh)会有错误。面则包含一些属性﹐例如几何厚度、颜色等﹐用以辅助建立程序与计算进行。

建立完成的模型称为surface model﹐是由surface所组成﹔而要进行有限元素计算﹐则需要将之切割成元素(element)与节点(node)。现今CAE软件大都提供自动切割功能(automesh)﹐只要指定参数(切割密度)﹐就可以自动进行元素切割。切割完成的元素模型如下图。

元素密度会影响正确性与计算时间﹔若有重要区域﹐则可以再局部加细密度(refine)。

物性数据库

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