隨著CAE分析技術(shù)的進(jìn)展，一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成型制程階段，生產(chǎn)者都能以更科學(xué)的方式找出問(wèn)題的根源并改良設(shè)計(jì)，其中結(jié)構(gòu)分析往往是評(píng)估產(chǎn)品耐用度的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的方法會(huì)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模型套用一個(gè)等向性材料進(jìn)行模擬，然而這忽略了塑料加工的過(guò)程中，各個(gè)成型階段對(duì)產(chǎn)品造成的影響，也無(wú)法考慮在使用如含纖維塑料時(shí)的材料非等向性。

透過(guò)Moldex3D FEA接口，可以有效整合Moldex3D模流分析結(jié)果至其他結(jié)構(gòu)分析軟件。充分考慮產(chǎn)品成型過(guò)程所造成的影響，可將材料性質(zhì)、溫度、壓力、殘留應(yīng)力甚至是變形結(jié)果帶入結(jié)構(gòu)分析當(dāng)中，讓結(jié)構(gòu)分析結(jié)果更貼近現(xiàn)實(shí)。

步驟1在Studio中選用含有纖維的材料進(jìn)行分析，完成一組具有纖維配向結(jié)果的項(xiàng)目。在此案例中，由流動(dòng)波前時(shí)間可以看出熔膠充填產(chǎn)品上半部時(shí)會(huì)由左右兩側(cè)向中間匯集。流動(dòng)行為影響表層纖維配向，使得中間波前交接處的纖維主要沿Z方向排列，兩側(cè)纖維則沿Y方向排列。而一般而言，因?yàn)楹w材料的非等向性，容易導(dǎo)致此處的強(qiáng)度衰減。

步驟2

切換至FEA接口頁(yè)簽，并點(diǎn)選FEA接口開啟精靈。指定應(yīng)力求解器與輸出網(wǎng)格擋。此處示范以Mapped網(wǎng)格輸出纖維材料性質(zhì)與縫合線對(duì)材料強(qiáng)度影響至ANSYS求解的步驟。選擇輸出網(wǎng)格檔于Mapped，并匯入預(yù)先準(zhǔn)備好給FEA分析的網(wǎng)格文件，軟件將會(huì)把模流分析的結(jié)果從原始Studio的網(wǎng)格映射至匯入的網(wǎng)格上，以提供后續(xù)結(jié)構(gòu)分析使用。注：Mapped網(wǎng)格需在使用FEA接口前由結(jié)構(gòu)分析軟件產(chǎn)生。若無(wú)額外產(chǎn)生網(wǎng)格，可以輸出網(wǎng)格檔于Original，而將以Studio分析時(shí)使用的網(wǎng)格作為最終輸出結(jié)果，但建議考慮模流分析使用之網(wǎng)格數(shù)目與元素種類是否適用于結(jié)構(gòu)分析。

點(diǎn)擊檢視/編輯模型定位，確認(rèn)原始Studio網(wǎng)格與Mapped模型間的定位關(guān)系。若兩模型位置不同，可使用自動(dòng)移動(dòng)或三點(diǎn)定位做調(diào)整。此處示范畫面為三點(diǎn)定位，則需在原始及映射網(wǎng)格各選擇三對(duì)應(yīng)點(diǎn)，再點(diǎn)擊確認(rèn)執(zhí)行映射。

步驟3

選擇欲輸出的功能選項(xiàng)，本次示范將會(huì)輸出含纖材料非等向的材料性質(zhì)，以及縫合線造成的強(qiáng)度折減，說(shuō)明熔膠充填行為造成各區(qū)域材料性質(zhì)不同，對(duì)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果造成的影響。使用含有纖維塑料材料下，指定微觀力學(xué)模型[Mori-Tanaka]以及纖維配向的材料參數(shù)簡(jiǎn)化[最低值]。接著勾選縫合線輸出，可計(jì)算不同縫合線會(huì)合角度下對(duì)材料強(qiáng)度的影響。依照實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定角度范圍與剩余強(qiáng)度之間關(guān)系(如下圖)。完成應(yīng)力求解器、輸出網(wǎng)格擋與功能選項(xiàng)設(shè)定后，即可匯出檔案。

注：

• 選擇任意功能選項(xiàng)(包含未勾選任何項(xiàng)目)，都將會(huì)輸出含有材料性質(zhì)的模型網(wǎng)格。
• 若該分析組別不包含部分功能時(shí)，則將顯示為紅字。例如本次僅執(zhí)行充填分析，因此以紅字標(biāo)示沒(méi)有保壓與冷卻分析結(jié)果。
• 纖維配向的材料數(shù)量減化幅度，材料參數(shù)簡(jiǎn)化–最低值代表最大幅度的簡(jiǎn)化材料，有助于提升分析效率，但過(guò)度簡(jiǎn)化可能導(dǎo)致材料性質(zhì)未能完全反應(yīng)出模流分析的纖維排向。反之，材料參數(shù)簡(jiǎn)化–無(wú)能最充分的考慮纖維配向造成的材料非等向性，但會(huì)使材料數(shù)目過(guò)多，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間的增加，甚至有可能超過(guò)軟件限制的材料數(shù)。
• 功能選項(xiàng)中微觀力學(xué)接口列表下的選項(xiàng)為提供非線性多尺度材料建模軟件使用，無(wú)法直接匯入結(jié)構(gòu)分析軟件。
  

步驟4

切換至結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS，并匯入網(wǎng)格檔。可由材料模型與材料數(shù)目確認(rèn)是否成功匯入考慮纖維造成非等向性的材料性質(zhì)。施以位移與固定的邊界條件后，求解Von Mises Stress。

步驟5

下圖左為使用Moldex3D進(jìn)行充填分析后，并將纖維配向?qū)Σ牧闲再|(zhì)的影響經(jīng)由FEA接口輸出。由于產(chǎn)品中央處受纖維配向與縫合線的影響，材料彈性模數(shù)較低，計(jì)算結(jié)果顯示該區(qū)域應(yīng)力較低；若未考慮模流分析，則計(jì)算結(jié)果如圖右，產(chǎn)品上半部應(yīng)力分布均勻。顯示在未考慮模流分析結(jié)果時(shí)，可能導(dǎo)致應(yīng)力分析結(jié)果判斷錯(cuò)誤。

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