目前, moldflow 支援四種網格形式,即 midplane 、fusion、solid(3d)和 beam,分別
是中性面網格、雙面流網格、實體網格和一維單元,如圖 10-2 所示。
midplane(中性面)網格理論基於塑料熔體的粘度較大,而普通塑料製品的厚度一般遠
小於其他兩個方向(稱流動方向 ) 的尺寸,熔體的充模流動可視為擴充套件層流,從而忽略熔體
的厚度方向速度分量, 假定熔體中的壓力不沿厚度方向變化, 將熔體三維流動問題分解為流
動方向的二維問題和厚度方向的一維分析,從而大大簡化了求解過程, moldflow 在進行注
塑流動模擬時, 最先使用的就是 midplane 網格。使用 midplane 網格的劣勢也是顯而易見的,
其中最大的困難是 midplane 的構建, 對於形狀簡單的塑件, midplane 的抽取是比較容易的,
而對於形狀複雜,特別是當塑件上存在許多諸如加強筋、螺絲位、扣位等特徵時, midplane
的構建通常比較困難, 往往需要進行大量的人工修補網格工作或者在輸入模型前將上述小特
徵作消隱處理。
fusion(雙面流) 分析技術是基於 moldflow 的獨家專利 dual domain 的分析技術。 2000
年推出的 fusion 分析技術,使得使用者不需要抽取中性面就可以進行分析,克服了幾何模型
的重建問題, 大大減輕了使用者建模的負擔。 網格也是三角形單元, 而其原理是將模具型腔或
製品在厚度方向上分成兩部分,有限元網格在型腔或製品的表面產生。在流動過程中,上、
下兩表面的塑料熔體同時並且協調地流動。
顯然,fusion 技術的表面網格是基於中性面的, 所不同的是雙面流採用了一系列相關的
演算法, 將沿中面流動的單股熔體演變為沿上、 下表面協調流動的雙股流。 雙面流技術的最大
優點是模型的準備時間大大縮短, 這樣就大大減輕了使用者建模的負擔, 將原來需要幾小時甚
至幾天的建模工作縮短為幾分鐘。 因此,基於雙面流技術的模擬軟體問世時間雖然只有短短
數年,但在全世界卻擁有了龐大的使用者群,得到了廣大使用者的支援和好評。
solid(3d)分析技術採用了真三維實體模流分析技術,經過嚴謹的理論推導與反覆的
驗證, 將慣性效應、 非恆溫流體等因素考慮到有限元分析中, 熔體厚度方向的物理量變化不
再被忽略, 能夠更全面地描述填充過程的流動現象, 使分析結果更能接近現實狀況, 適用於
所有塑件製品。 其立體網格是由四節點的四面體單元組成。 並採用全新的 3d 立體顯示技術,
可快速清楚地顯示出模型內、外部的流動場、溫度場、應力場和速度場等分析結果。對於上
述分析結果也可利用等位線或等位面方式顯示, 讓實體模型內、 外部各變數的變化情形顯示
更清楚, moldfiow 還提供動畫的功能, 透過 3d 動畫的方式顯示塑料熔體在型腔中的流動變
化,讓使用者更直觀地看清設計與製造過程中可能遇到的問題。
solid(3d)技術的網格劃分要求很高,控制方程更加複雜,計算量大,時間長,計算
效率低,不適合開發周期短並需要通過 cae 進行反覆修改驗證的注塑模設計。因此,目前
該技術普及率不是很高,不過它最終必將取代中面流技術和雙面流技術。
beam(一維梁單元 )是 moldflow 構建流道、冷卻水道等的使用的有限元網格,這是由於
流道和冷卻水道大都是截面規則或截面均勻變化的區域, 使用 beam 單元已經可以完整描述
其形狀,簡化了整個塑件的網格劃分。
使用者在使用 moldflow 過程中,除了流道使用的 beam 單元外,塑件本身可以使用
midplane 、fusion 或 3d 網格,那麼,到底使用哪一種網格,必須根據塑件的具體情況和硬
件配置等因素來綜合考慮。 moldflow 在發展的過程中,經歷了從 midplane 到 fusion 和 3d
的歷程,並不代表 midplane 已經不適合於模擬分析,相反,在分析某些型別的塑件時,
midplane 可以在極短的時間內準確、 可靠的模擬出實際注塑。 使用 3d 技術固然可以更真實
地分析注塑過程,但 3d 技術的快速發展受到計算機硬體水平地直接制約。如何解決這個瓶
頸問題,是 moldflow 等注塑模 cae 軟體必須面對的問題。
在劃分網格之前,必須準備好所要分析的塑件模型,在通用 cad 系統裡將模型轉換成
iges 或 stl 格式(直接讀取通用 cad 系統原始檔案必須 mdl 支援)。
生成乙個 moldflow 網格的典型步驟如下:
⒈ 開啟 mpi ,新建乙個專案,在 project view 裡單擊右鍵,選擇 import ,輸入所需分
析的模型,如圖 10-3 所示。
⒉ 在彈出的對話方塊裡有三種單元型別 midplane 、fusion 和 solid(3d)和單位選項 (如
果是以 iges 格式輸入,則無單位選項) ,根據實際情況,選擇合適的單元型別和單位,本
例中選擇 fusion 網格型別,如圖 10-4 所示。
⒊ 在 study task裡雙擊 generate mesh,在生成網格對話方塊的 advanced 裡有兩類控制,
分別是 edge length 和 mesh control 。在 edge length 裡可輸入合適的 global edge length(全
局單元長度) ,其它可以輸入或修改的選項有 iges merge tolerance(iges 合併公差)、chord
height(弦高)等。在 mesh control 中可以選擇一些網格優化的選項,如 adaptive meshing
(自動網格長度調整,減少規則區域的網格密度以縮短分析時間)等。如圖 10-5 所示。
OpenCasCade網格的顯示
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