网格生成方法对注塑流动模拟的影响
注塑成型流动模拟技术发展的三个阶段

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关键 词 : 注塑 模 ; 动模 拟 ;中面 流 ;双 面 流 ;实体 流 流
中 图 分 类 号 : Q t T08 文 献 标 识 码 :A
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fluent流体仿真实例

fluent流体仿真实例引言流体力学是研究物质的流动规律和力学性质的学科,而流体仿真则是在计算机环境下利用数值方法模拟流体力学过程的过程。
在流体力学研究和工程实践中,流体仿真已经成为一种非常重要的工具。
本文将探讨使用fluent软件进行流体仿真的实例,介绍其基本原理和应用。
什么是fluent?fluent是一种流体仿真计算软件,它被广泛应用于工业和学术研究领域。
fluent可以对不同类型的流体动力学问题进行建模和仿真,如空气动力学、燃烧和热传导等。
fluent是一款功能强大且易于使用的软件,能够提供准确可靠的流体力学仿真结果。
流体仿真的基本原理流体仿真建立在基本的流体力学原理之上,通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。
主要包括以下几个步骤:1. 建立几何模型在进行流体仿真之前,需要首先建立几何模型。
几何模型描述了流体领域的形状和结构,可以通过计算机辅助设计(CAD)软件进行建模。
常见的几何模型包括管道、汽车外形和飞机翼型等。
2. 网格划分网格划分是流体仿真中的关键步骤,它将流体区域分割为有限数量的小单元,称为网格。
不同的网格划分方式会对仿真结果产生影响,因此需要根据具体问题选择合适的网格划分方法。
3. 设置边界条件边界条件是仿真过程中的约束条件,描述了流场在模型边界上的行为。
根据具体问题,可以设置流体速度、压力和温度等边界条件。
4. 数值求解数值求解是流体仿真的核心步骤,通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。
常用的数值方法包括有限体积法和有限元法等。
5. 结果分析仿真计算完成后,需要对结果进行分析和后处理。
常见的后处理操作包括生成流线图、压力分布图和速度矢量图等。
一个fluent流体仿真实例为了更好地理解fluent的应用,我们以空气动力学为例进行一个流体仿真实例。
1. 几何模型建立假设我们要研究一辆汽车在高速行驶时的空气动力学性能。
首先需要在CAD软件中建立汽车外形的几何模型,包括汽车的车身、车轮和尾翼等。
注塑成型数值模拟报告

注塑成型数值模拟报告背景注塑成型是一种常见的塑料加工方法,通过将熔融的塑料材料注入到模具中,经过冷却固化后得到所需的产品。
在注塑成型过程中,如何优化模具设计和工艺参数对产品质量和生产效率具有重要影响。
为了减少试错成本和提高生产效率,数值模拟成为了预测和优化注塑成型过程的重要工具。
分析模型建立在进行注塑成型数值模拟之前,首先需要建立一个合适的模型。
模型的建立包括几何建模、网格划分和物理参数设定等步骤。
几何建模可以使用CAD软件进行三维建模,或者直接导入现有的CAD文件。
网格划分是将三维几何体划分为小的单元网格,用于离散化求解。
物理参数设定包括材料性质、流动条件、热传导等参数的设定。
数值求解数值求解是指根据所建立的模型和设定的物理参数,通过数值方法求解出流动场、温度场和应力场等相关信息。
常用的数值方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
在求解过程中,需要考虑流动场和温度场的相互耦合关系,以及塑料材料的非线性行为和热传导效应等。
结果分析通过数值模拟求解得到的结果可以包括以下几个方面的信息:1.流动场:流动场可以反映塑料在注塑成型过程中的流动情况,包括充填阶段和压实阶段。
通过分析流动场,可以评估充填时间、充填压力和充填速度等对产品质量的影响。
2.温度场:温度场可以反映塑料在注塑成型过程中的温度变化情况。
通过分析温度场,可以评估冷却时间、冷却速率和冷却效果等对产品质量的影响。
3.应力场:应力场可以反映塑料在注塑成型过程中的应力分布情况。
通过分析应力场,可以评估产品的强度、变形和收缩等性能。
建议根据数值模拟结果进行分析后,我们可以得出一些优化建议:1.模具设计优化:根据流动场和温度场的分析结果,可以对模具的结构进行优化,如增加冷却通道、调整产品壁厚和减小产品收缩等。
2.工艺参数优化:根据流动场和温度场的分析结果,可以对注塑成型过程中的工艺参数进行优化,如调整充填时间、充填压力和冷却时间等。
3.材料选择优化:根据应力场的分析结果,可以对材料的选择进行优化,以满足产品的强度和变形要求。
《计算流体力学》作业答案

计算流体力学作业答案问题1:什么是计算流体力学?计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是研究流体力学问题的一种方法,它使用数值方法对流体流动进行数值模拟和计算。
主要包括求解流体运动的方程组,通过空间离散和时间积分等计算方法,得到流体在给定条件下的运动和相应的物理量。
问题2:CFD的应用领域有哪些?CFD的应用领域非常广泛,包括但不限于以下几个方面:1.汽车工业:CFD可以用于汽车流场的模拟和优化,包括空气动力学性能和燃烧过程等。
2.航空航天工业:CFD可以用于飞机、火箭等流体动力学性能的预测和优化,包括机身、机翼的设计和改进等。
3.能源领域:CFD可以用于燃烧、热交换等能源领域的流体力学问题求解和优化。
4.管道流动:CFD可以用于石油、化工等行业的管道流动模拟和流体输送优化。
5.空气净化:CFD可以用于大气污染物的传输和分布模拟,以及空气净化设备的设计和改进。
6.生物医药:CFD可以用于生物流体输送和生物反应过程的模拟和分析,包括血液流动、药物输送等。
问题3:CFD的数值方法有哪些?CFD的数值方法一般包括以下几种:1.有限差分法(Finite Difference Method,FDM):将模拟区域划分为网格,并在网格上离散化流体运动的方程组,利用有限差分近似求解。
2.有限体积法(Finite Volume Method,FVM):将模拟区域划分为有限体积单元,通过对流体流量和通量的控制方程进行离散化,求解离散化方程组。
3.有限元法(Finite Element Method,FEM):将模拟区域划分为有限元网格,通过对流体运动方程进行弱形式的变分推导,将流动问题转化为求解线性方程组。
4.谱方法(Spectral Method):采用谱方法可以对流体运动方程进行高精度的空间离散,通常基于傅里叶变换或者基函数展开的方式进行求解。
5.计算网格方法(Meshless Methods):不依赖网格的数值方法,主要包括粒子方法(Particle Methods)、网格自适应方法(Gridless Method)等。
流体力学的数值模拟计算流体力学(CFD)的基础和局限性

流体力学的数值模拟计算流体力学(CFD)的基础和局限性流体力学(Fluid Mechanics)是研究流体(包括气体和液体)运动和力学性质的学科。
数值模拟计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是利用计算机和数值计算方法对流体力学问题进行模拟和求解的一种方法。
CFD已经成为研究流体力学问题、设计和优化工程流体系统的重要工具。
本文将探讨CFD的基础原理和其在实践中的局限性。
一、CFD的基础原理1. 连续性方程和Navier-Stokes方程CFD的基础原理建立在连续性方程和Navier-Stokes方程的基础上。
连续性方程描述了流体的质量守恒,即流入和流出某一区域的质量流量必须相等。
Navier-Stokes方程则描述了流体的运动和力学性质。
它包含了质量守恒、动量守恒和能量守恒三个方程。
2. 网格划分在进行CFD计算之前,需要将流体区域划分为离散的小单元,即网格。
网格的形状和大小对数值模拟的精度和计算量有着重要的影响。
常见的网格划分方法包括结构化网格和非结构化网格。
3. 控制方程的离散化将连续性方程和Navier-Stokes方程进行离散化处理,将其转化为代数方程组,是CFD模拟的关键步骤。
常用的离散化方法包括有限差分法、有限元法和有限体积法等。
4. 数值求解方法求解离散化后的方程组是CFD计算的核心内容。
数值求解方法可以分为显式方法和隐式方法。
显式方法将未知变量推导到当前时间级,然后通过已知的变量进行计算,计算速度快但对时间步长有限制;隐式方法则将未知变量推导到下一个时间级,需要迭代求解,计算速度较慢但更稳定。
二、CFD的局限性1. 网格依赖性CFD模拟的结果在很大程度上受到网格划分的影响。
过大或过小的网格单元都会导致计算结果的不准确性。
此外,网格的形状对流场的模拟结果也有很大的影响。
如果网格不够细致,细小的涡旋等流动细节可能无法被捕捉到。
2. 数值扩散和耗散数值模拟中的离散化和近似计算会引入数值扩散和耗散。
注塑成型模拟的新维数

注塑成型模拟的新维数作者:现代塑料来源:PT现代塑料欧洲与亚洲的两家仿真软件供应商认为3D注塑成型分析是解决大量注塑制品的最好方法,但是一些著名的美国供应商却不以为然。
不管怎样,3D模拟和标准的2.5D模拟的能力都在迅速扩张。
过去几年里,用于厚壁复杂制件的3D流动模拟和用于薄壁制件的传统2.5D中型面分析均取得了创造性的进展。
现在,模塑商有更多可供选择的工具软件,用于预测厚壁制件的注塑流动、冷却、纤维取向、收缩和翘曲。
几家知名软件供应商如Moldflow公司和Plastics&Computer公司,已经开发出了3D和2.5D两种分析技术软件的新版本和增强版,但是它们也遇到了新的竞争对手,如台湾的Moldex3D和德国的Sigmasoft,这些软件几乎都无一例外地专注于3D领域。
3D分析正在首次被应用到共注塑成型、多次注射成型、气体辅助成型、组合模腔成型和叠模成型。
新的仿真软件分析三维的纤维取向和翘曲,3D技术在此非常重要。
因为2.5D只能表明纤维在一个平面上的取向,而3D可以表明纤维在各个角度的取向。
据称在模拟冷却管路、模内镶件或者模腔金属组成的效果方面,新3D软件也比2.5D的应用好。
然而,2.5D软件仍然是迄今为止的主导模拟技术,近期又推出了用于微孔发泡(Trexel公司的MuCell工艺)和双动滑阀式浇口(Synventive公司的Dynamic Feed)的版本。
现在,简单、低成本的2.5D分析软件已经补充了冷却和翘曲分析功能。
为什么是3D?供应商认为3D模拟日益引起关注的原因有几个。
过去五年里,许多公司一直在开发挑战设计极限的制件,这些制件也在考验旧仿真软件的能力,2.5D是一种历经反复试验的技术,已经应用了20年。
但是对于大型、厚壁制件,尤其是复杂、薄壁制件的模拟效果不好。
而使用3D模拟可以分析从螺丝刀把手到小接插件等各种制件。
最近,大多数塑料制件都开始用3D实体模型进行分析。
注塑模具的模流分析
注塑模具的模流分析注塑模具的模流分析是指在注塑模具设计阶段,通过模具的数值模拟计算和分析,得出注塑成型过程中的流动状态。
模流分析可以帮助制造商预测并优化注塑成型过程,以确保产品质量和生产效率。
下面将介绍注塑模具的模流分析的重要性、分析内容及步骤,并分享一些模流分析的实际应用案例。
一、注塑模具模流分析的重要性1.预测成型缺陷通过模流分析,可以预测成型缺陷,如短射、气泡、翘曲等,帮助制造商在实际生产前就能够发现潜在的问题并加以改进,减少不良品率。
2.优化模具结构模具结构对注塑成型过程的影响很大,通过模流分析可以确定最佳的模具结构,如冷却系统的设计、料斗和浇口的位置等,从而提高成型效率和产品质量。
3.提高产品质量模流分析能够帮助设计师预测和优化填充过程,从而避免成型缺陷,提高产品质量。
4.节约成本通过模流分析可以调整注塑工艺参数,如注射速度、注射压力等,达到最佳注塑效果,减少成本。
二、注塑模具模流分析的内容1.塑料材料流动模拟模流分析可预测塑料在模腔内部的流动速度、温度分布和填充情况,以及预测和防止可能出现的缺陷,如短射、气泡、翘曲等。
2.模具温度分析通过模流分析,可以优化模具的冷却系统设计,确保模具在注塑过程中能够保持合适的温度,提高成型效率和产品质量。
3.油压分析注塑模具中的油压对模具的开合速度和稳定度影响很大,模流分析可以帮助设计师优化油压系统,确保模具运行平稳。
三、注塑模具模流分析的步骤1.准备模具CAD模型和相关参数首先需要准备注塑模具的CAD模型及相关参数,如材料特性、注射机参数等。
2.进行模型网格划分将模具CAD模型划分成网格,以便进行计算和分析。
3.设置材料和物理参数设置塑料材料的流变性能和热物理参数。
4.设定模具填充流动条件设定注塑过程中的注射速度、压力、温度等参数。
5.进行模流计算和分析通过计算机软件进行模流计算和分析,得出注塑成型过程中的填充情况、温度分布、压力分布等信息。
6.优化设计和参数调整根据模流分析结果,对模具结构和工艺参数进行优化和调整,以改进产品质量和生产效率。
塑料注塑成型进程中的流动优化
塑料注塑成型进程中的流动优化作者:. Seow, . Lam *摘要:对于塑件的注塑成型来讲,模具和塑料零件的设计是超级复杂的进程。
产品的生产需要考虑生产速度和生产本钱和人体工程学和美学的要求等多方面因素。
设计师要面对的一个有关设计质量问题就是型腔的平衡进程。
这需要控制在填充时的塑性流动,使熔体前沿在同一时刻抵达模具的边界。
不断的调整各部份的厚度是一个繁琐的实验和不断调整误差的进程。
本文描述了一种方式,即厚度调整进程能够实现自动化。
优化程序是用来产生适合的厚度来平衡型腔。
该方式实现了在PC机上与商业软件Moldflow通过接口的Fortran代码相连接。
利用该方式成立的几个大体的几何模型都取得了良好的效果。
1.介绍注塑成型进程包括聚合物熔体注入一个模具然后熔体冷却凝固后形成塑料制品。
一般来讲那个进程包括充模、保压和冷却三个阶段。
注塑成型的流行是因为以目前这种方式能够快速生产大量产品。
仿真软件的引入对工业产生了重大的影响,在过去,更不了解注塑那个进程本身。
事实上,它是只被少数的专家所熟悉的一个“黑色艺术”。
但是,此刻工程设计中愈来愈多地利用运算机,商用软件的市场占有量也不断增加。
对于不同的用户,仿真软件能够模拟产生各类注塑进程的所有方面的结果。
工厂传统的技术运行被较少费用的运算机仿真模拟所代替。
最近,塑料注塑成型的研究包括了愈来愈多的优化算法的论文,重点是在生成规范案列,以协助设计师在模具和零件设计中的工作。
Lee和Kim用改良的复杂方式来优化厚度不同的表面以减少翘曲的程度,翘曲进一步降低来取得最佳的工艺条件。
Pandelidis和Zou用质量函数概念了注入浇口的最佳位置,同时还包括一个质量功能:温度不同,过保压和摩擦加热。
结合模拟退火法和登山法是用来寻觅最佳节点。
进程变量如何进行优化,将在以后的文章中说明。
基姆还研究了最佳浇口位置对翘曲、焊缝和焊线和缺口冲击强度的影响。
一个密集的搜索程序,避免了设计师第一选择一些不可行的浇口位置。
使用ANSYSCFX进行流体力学模拟入门
使用ANSYSCFX进行流体力学模拟入门一、流体力学介绍流体力学是研究流体的运动规律以及液体和气体在外力作用下的行为的科学。
在工程领域中,流体力学模拟是一种有效的分析方法,可以预测和理解流体的行为,以帮助设计和优化流体系统。
在本文中,我们将介绍使用ANSYS CFX进行流体力学模拟的入门知识。
二、ANSYS CFX简介ANSYS CFX是一种流体力学模拟软件,它可以对各种流动和传热问题进行模拟和分析。
它利用计算流体动力学(CFD)技术,通过数值方法对流体力学问题进行求解。
CFX具有强大的求解器和后处理功能,可以模拟复杂的流体现象,并提供详细的结果分析。
三、CFD模拟基本步骤1. 几何建模:在进行流体力学模拟之前,需要创建一个几何模型,用于描述流体系统的形状和边界条件。
可以使用ANSYS DesignModeler等工具进行几何建模。
2. 网格生成:为了进行数值求解,需要将几何模型离散化为网格。
网格的质量和细度对模拟结果有很大影响,因此需要根据具体问题进行合理的网格划分。
ANSYS CFX提供了自动网格生成工具,也支持导入其他网格生成软件生成的网格。
3. 物理模型:根据具体问题,选择合适的物理模型和边界条件。
ANSYS CFX提供了各种模型和边界条件选项,如湍流模型、传热模型、流体材料属性等。
根据具体需求进行设置。
4. 数值求解:在设定好物理模型和边界条件后,可以进行数值求解。
ANSYS CFX提供了强大的求解器,可以根据设定自动求解流体力学问题。
求解过程需要进行收敛准则的设置,以确保数值计算稳定。
5. 后处理:模拟完成后,可以对结果进行后处理和分析。
ANSYS CFX提供了丰富的后处理工具,可以进行流场可视化、数据提取和结果分析等操作。
可以根据需求生成报告和图表,以帮助理解和解释模拟结果。
四、案例分析:CFD模拟流过汽车的空气流动以汽车流动为例,介绍使用ANSYS CFX进行CFD模拟的基本步骤和注意事项。
注射成型流动模拟技术的发展
,
注射成 型流 动模拟技术 的发展
欧荔 苹 , 刘斌 , 松 文劲
华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心 , 广东广州 , 1 6 0 5 04
摘 要 :本文介绍 了塑料成 型过程 中注射成型流动模 拟技 术的三个发展 阶 段, 并分析 了三种不同网格模 型的特 点。
瓶颈 ,在 相当长 的 时期 内阻 碍 了软 件 的发展 和 推广 使 表面 网格 模 型所应 用 的原 理与 方 法 与 中面 网格模
( )流动模拟显示 c 图 2 基于表面网格模 型的模拟
用。引入型腔的表面模型来取代其中面网格模型, 这
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阡 模 具工 程
2 0 o9总 6 0 6N . 6期
成型流动分析软件 H C E 3 R , lF w公 司的注 S A D F Mo l do
射成型流动分析软件 MP 等。 I
所谓表面 网格是指将制品的 3 D模型简化为外表
( ) 中面模型及 网格划分 b
后考 虑 的才是 注 塑 制品 的新月异 的塑料工业又推动着注射成型流动模拟 技术不断的改进和发展 , 它经历 了从 中面 网格模型到
表面网格模型再到 3 D实体模型技术这三个具有重大
意义 的里程 碑 ] 3 。
2 中面网格模型 中面网格模型的应用始于 2 世纪 8 年代。所谓 0 0 中面就是提取位 于模具型腔和型芯 中间的层面来简
构过程往往需要花费大量的时间; ) C E软件根据 (由 A 2 产品三维模 型 自 动生成 中面 网格模 型的效果不理想 ,
网格修补工作量大 ; ) ( 由于 C D阶段使用的是产品的 3 A
物理模型 ,而 C E阶段使用 的是产品的数学模型 , A 两 者的不统一 , 需要进行二次建模。 因此 , 中面网格模型成 了注射模 C E技术发展的 A
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锻压技术2002年第6期网格生成方法对注塑流动模拟的影响!南昌大学机电工程学院(330029)黄英勇!!辛勇杨国泰摘要研究了注塑成型过程中CAD模型向CAE模型转换的方法和网格生成技术对注塑流动模拟的影响。
给出了采用ANSYS自适应网格划分的功能,对CAD模型进行网格划分和数据重构,建立可用于C-MOLD软件分析的CAE模型,以及将CAD模型直接转换为C-MOLD可分析模型的技术方法。
在同等工艺条件下,分析了两种CAE模型注塑成型模拟的结果,比较了模拟结果与实际注塑件生产的误差。
验证了上述技术方法的可行性。
关键词网格生成注塑成型模拟CAD/CAEInfluence of mesh generation method on injection molding simulationNanchang University Huang Yingyong Xin Yong Yang GuotaiAbstract In this paper,the infiuence of the mesh generation method on injection moiding simuiating during the transition course of CAD modei to CAE modei is anaiyzed.Technoiogy methods of adopting the seif-adapt function of ANSYS,meshing the CAD modei,reconstructing the database to erect the CAE modei fitted to the anaiyzing of C-MOLD and transforming CAD modei into the anaiyzabie CAE modei directiy are referred.Under the same technics,moiding resuits of the two different CAE modei are anaiyzed and errors between the moiding resuit and the actuai accuracy are compared.Feasibieness of the new technicai method is vaiidated.Keywords Mesh generation Injection moiding simuiation CAD/CAE一、引言注塑成型是热塑性塑料成型的一种重要成型方法。
传统的模具检验方式是利用多次的实验来获得不同区域的充填信息和气穴位置,熔接线等信息。
并进行多次的试模和修模,其产品的质量完全凭人!江西省教委,江西省科委资助项目!!男,24岁,硕士研究生收稿日期:2001-10-20的经验和直觉,缺乏科学性。
随着塑料工业的飞速发展,传统的注射模生产模式已不再适应市场多品种、小批量,快速发展的要求,这就需要引入CAE 技术对其进行科学的分析[1]。
注塑CAE技术就是利用高分子材料学、流变学、计算力学和计算机图形学的基本理论,建立塑料成型过程的数学和物理模型,构造有效的数值计算方法,实现成型过程的动态仿真分析[2-3]。
CAE技术使模具设计从定性进入到定量分析,从而在设计的图纸阶段优化型腔的结构和性能,减少了试模和修模的次数。
CAE技术的造的模式和框架,对其中的一些关键技术进行了研究。
这将是未来制造业发展的新模式,利用此模式,可把诸如远程反求工程、远程快速检验(CMM,BD -CT)、远程故障诊断和远程CAE等结合在一起,协同、柔性快速地进行产品的设计和制造。
参考文献1Renap K,Kruth J P.Rapid Prototyping Journai,1995,1(3):35~452Michaei J Baiiey.Teie-manufacturing:rapid prototyping on the Internet.IEEE Computer Graphics and Appiications,1995(11):20~263Ren C Luo,Wei Zen Lee.Teie-Controi of Rapid Prototyping Machine Via Internet for automated Teie-Manufacturing.1999IEEE Internationai Conference on Robotics&Automation,May1999.2203~2208.4Ren C.Luo,Wei Zen Lee.The Deveiopment of Internet accessibie Rapid Prototyping System.IEEE,1999,March5胡德洲,洪军等.远程快速成形与模具制造服务中心.中国机械工程1999(12).43出现,使得人们能够预测注塑成型过程中塑料熔体在模具型腔中的流动情况,以及塑料产品在型腔中的固化、冷却过程,从而为模具设计提供了可靠的数值模拟的原始数据,使进一步的CAE模拟成为可能。
注塑成型模拟的商业软件已经比较成熟,如C—MOLD和MOLDFLOW等,各种软件互有侧重,在某些分析模块上有自己的特色和优势。
但它们本身的某些功能也在不断的改进和完善。
如何利用其最优功能并对其CAD/CAE过程进行集成和数据信息交换,取得最佳的注塑成型流动模拟结果是本文重点研究的内容。
基于这一思想,应用信息交换与共享技术,对不同的CAE模型的建立及其模拟分析中使用不同的CAE网格模型所得到的模拟结果进行了分析和比较。
二、注塑成型CAD/CAE技术C-MOLD是一个注塑流动模拟分析软件,本身的CAD建模功能较弱,在其平台上对塑件进行CAD 构型比较困难。
因此,复杂塑件的CAD模型应采用CAD专业软件来建立。
本文采用Pro/E作为几何建模的CAD平台,Pro/E是一种全参数化的、基于实体建模技术的、单一数据库的大型CAD/CAM软件,该软件已在国内大中型塑料加工企业都得到了广泛的应用,它可以输出STL和IGES等标准格式的模型文件[4]。
用它来进行建模可满足各种复杂塑件构型的要求,并为后续的注塑CAE分析模型建立过程中的网格划分起重要作用。
在CAD建模完成后,可将模型的接口数据进行重构并转换成C-MOLD可以接收的标准数据模型,并在C-MOLD系统内进行模拟分析。
在注塑成型过程中,CAD建模方式对于CAE分析的结果有较大的影响,如模型文件的数据存储和转换格式。
目前,在CAD系统中使用较多的数据格式有STL(stereo lithography)和IGES(Initial Graphics Exchange Specification)类型。
STL实际上是一种单元表示法,它参考FEM单元划分和CAD模型着色的三角形方法对任意的曲面CAD模型作小三角形近似,以小三角形面为基本描述单元来近似模拟表面,每一个平面片由其3个顶点和1个指向体外的法向量描述,得到的数据就是目前所有RPM系统普遍采用的STL格式。
STL文件是对CAD表面模型进行三角形离散而得到的,这就使得加工轮廓含有大量的微小线片,从而影响了网格的划分,进而影响CAE 模拟的准确性。
为了取得更好的CAD模型,本文采用IGES格式转换CAD模型。
IGES是为了产品数据在不同的CAD系统间交换,以完成产品的设计和制造过程而制定的CAD模型转换标准,也是为产品的设计制造,以计算机可读的形式建立在CAD/CAM系统内的一种通用的数据格式信息。
它是一个公共的定义域,而且应用于所有的CAD/CAM系统。
IGES采用ASCAII和二进制两种编码方式.二进制编码技术数据量小,兼容性强,具有良好的传输性能。
FEM格式是用有限元单元划分的方法来精确描述模型的几何信息和结点单元信息。
所以,对于CAE模拟来说,这是一种比较好的文件存储格式。
它可以由C-MOLD软件系统生成,也可以用手工的方法对有限元网格信息和节点信息进行重构后生成。
本文所要阐述的注塑流动模拟过程优化和比较的依据,就是用手工的方法,重构ANSYS有限元软件生成的单元和节点信息,生成FEM格式的模型文件,在C-MOLD中作流动模拟。
注塑CAE技术按成型工艺过程的特点,一般有流动、保压、冷却、残余应力及翘曲分析等模块。
流动模拟采用非牛顿流体非等温下广义的Hele-Shaw模型描述注射充型过程;用有限元/有限差分算法耦合求解动量守恒和能量守恒方程以获得压力场、温度场、速度场;用控制体积法跟踪熔体的流动前沿;用人工智能方法自动识别熔接线和气穴的位置。
其核心技术就是工程问题的模型化和数值实现方法。
具体到注塑模CAE中,它的关键技术之一就是对熔体的前沿进行跟踪[2]。
固定网格法(Eulerian法)非常实用,适合于复杂形状的几何模型并且有保持边界结点均匀分布的优点。
Eulerian法需要将内部区域离散成体积单元。
它是目前聚合物流动模拟研究采用最多的数学方法。
因此,在注塑成型流动模拟过程中采用Eulerian法进行流动分析和计算是合理有效的。
三、CAE模型的网格生成方法ANSYS和C-MOLD都可以对注塑产品零件进行网格划分,不同的网格划分方法生成网格的形式和分布有较大差别。
由于网格的形式和分布的不同,使由单元和节点的信息构成的CAE模型各异,从而导致注塑流动模拟得到的结果不同。
C-MOLD可以对CAD模型进行网格的划分,但53由于C-MOLD软件的网格划分功能还在发展,特别是对不同曲率的网格没有疏密之分,不能产生自适应网格划分,这就使得模拟精度受到影响,有时模拟的结果与生产实际相差较大。
根据流变学原理可知,在不同的曲率下,流体的流动速度是不同的。
因此,均匀网格的模拟结果有时与实际的流动有较大的误差。
C-MOLD是基于HeIe-Shaw流动模型的流动模拟软件,它以构造中性面的方法来对实体进行网格划分,而不是真正意义上的三维模拟软件。
ANSYS是一个大型有限元分析软件,它本身的网格划分功能非常强,可完成智能化,自适应网格划分,又能对几何模型上的面和线的网格尺寸的划分及局部的网格细化做人工控制。
在不同的曲率上,ANSYS划分的网格密度是不同的,这就使得由AN-SYS划分网格的节点信息和单元信息重构的FEM文件所建立的CAE模型更加符合流变学原理,因而ANSYS划分的网格得到的模拟结果比较接近于实际。
因此,从流体流动的模拟方面来说,ANSYS自适应划分的网格比较适合于C-MOLD的模拟。
本文应用ANSYS有限元软件中的SheII43单元,将CAD模型进行网格划分。