Moldex3D模流分析之微观力学接口模块

有关非线性多尺度材料建模软件

Digimat, Converse及Ansys 等非线性多尺度材料建模软件 (Nonlinear multi-scale material modeling software)，具备在微观-宏观层面建立复合材料模型的功能。若与结构分析软件搭配运用，则可解决复杂的非线性多尺度有限元素问题。 由于此类型双尺度模拟方法联结并达成非线性材料建模软件与结构软件的协作，因此可精确计算复合材料不应被忽略的非线性效应。

微观力学界面

Moldex3D > 非线性多尺度材料建模软件 > FE 软件

Moldex3D微观力学接口（Micromechanics Interface）功能模块是内建于 FEA 接口模块中的进阶功能，主要作用是在射出成形过程中提取纤维配向（fiber orientation）为各项材料数据，输入非线性材料建模软件，并取得最终在结构分析软件如ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA、和 MARC中做进一步分析所必要的关键材料参数。下列是从 Moldex3D 输出至非线性材料建模软件时所支持的文件格式：

Digimat

•缝合线 (*.nwd) (Weld line)

•纤维配向 (*.o2d) (Fiber Orientation)

•应力分析模块(*.s2d) (Stress)

•温度(*.t2d) (Temperature)

•微细发泡射出成型模块(*.n2d) (MuCell®)

Converse

•纤维配向(*.o2d) (Fiber Orientation)

Ansys

•缝合线 (*.nwd) (Weld line)

•纤维配向 (*.o2d) (Fiber Orientation)

•Stress (*.ist)

•Fiber Volume Fraction (*.fcd)

1. 如何从 Moldex3D FEA 接口模块输出微观力学建模的结果数据 (How to Export Result Data for Micromechanics Modeling from Moldex3D FEA) Interface

执行 Moldex3D 分析以取得有纤维​​配向（.o2d）的档案。

为确保分析的准确度，在求解器准确性/效能选项 (Solver Accuracy/Performance Options) 上，建议将默认值设定为1。此处的数值设定若不是1，可能导致随后的CAE分析失准。

在FEA 接口模块选项 (FEA Interface Function Option) 页签中的微观力学接口模块(Micromechanics interface) 项目下选取适当选项，以输出如纤维配向数据，缝合线数据等建模分析结果数据的档案，然后单击输出 (Export) 即可储存所选的档案。

2. Moldex3D输出 (Moldex3D Data)

Moldex3D可提供以下结果给Digimat-CAE计算：

•纤维排向输出

•纤维排向输出(Shell)

•残余应力输出

•温度输出

•微细发泡气泡密度输出

•缝合线输出

纤维排向输出 (Fiber Orientation for Solid Elements)

第一部分

结果档在此部分提供生成纤维排向结果所需要的网格、材料以及成形参数相关信息。

第二部分

在此部分使用者可查看Moldex3D储存于o2d文件内的讯息列表，具体列表内容如第三部分所示。第一行为元素编号，第二行是整合点编号，后面五行是不同方向的张量值，分别是：a11, a22, a12, a13和a23，a33值是由Digimat计算基于对角线元素的总和关系式而得(例如a33 = 1 – a11 – a22)，下图为这7行的代表名称。

第三部分

在此部分可得到每个元素的纤维排向结果，第一行为元素编号，第二行是整合点编号，后面五行是不同方向的张量值。

注：Moldex3D仅定义实体网格的射出结果档(.o2d)

纤维排向输出(Shell) (Fiber Orientation for Shell Elements)

Digimat的纤维方向结果是支持ele文件格式，薄壳元素在厚度方向被切分为等厚的层数，层数多寡可于Moldex3D内指定，层数最多可达63层。纤维方向张量值并非从每层的中央计算而得，而是从每层的接口间计算而得，因此对于具有n层的薄壳元素来说，会含有n+1个方向张量结果，每层的纤维张量结果会以特定的.ele.00y文件名储存，此处y代表接口的数量，例如20层的薄壳元素会有从.ele.oo1到.ele.021个张量结果文件，每层接口的位置介于-1到+1之间，下图是一个.ele文件的范例。

第一行是此接口的位置，第二行说明读取的数据数量，第一个数字是元素数量，第二个数字是最大元素编号，从第四行到最后一行列出六个纤维方向张量值，分别为a11, a22, a33, a12, a13 and a23。

残余应力输出 (Residual Stress for Solid Elements)

Digimat的残余应力结果是支持s2d文件格式，档案内容的储存方式如下：

开头含有$符号的部分为一般批注讯息，应力结果呈现方式如下：第一行是元素编号，接下来的六行是残余应力的张量结果，分别为：σ11, σ22, σ33, σ12, σ23和σ31。

温度输出 (Temperature for Solid Elements)

Digimat的温度结果是支持t2d文件格式，档案内容的储存方式如下：

开头含有$符号的部分为一般批注讯息，温度结果呈现方式如下：第一行是元素编号，下一行为温度结果。

微细发泡气泡密度输出 (Porosity for Solid Elements)

支持Digimat来输出微细发泡后的空隙率的文件格式为m2d，其信息将被储存并写成如下：

紧接着基本信息（那些以$开头的)，提供的是微细发泡结果：气泡密度及气泡大小。第一行提供的是网格元素编号(EID)，每个元素各有一笔数据及不同的数据来表示不均匀的材料性质。第二行则是气泡密度，表元素中单位体积(cm^2)里所含有的气泡数量。最后一行则是气泡大小，表元素中气泡直径(mm)的平均值(气泡在此被定义为球形)。利用两个发泡参数，Digimat会计算对应的体积分率下之空隙率 并被利用在 Digimat-CAE之后的计算。

在Digimat-MAP中，孔隙率可以DOF格式经由映像功能输出，同样被应用在Digimat-CAE之后的分析。

缝合线输出 (Weld Line for Solid Elements)

Digimat的缝合线结果是支持nwd文件格式，档案内容的储存方式如下：

开头含有$符号的部分为一般批注讯息，缝合线信息以下列方式提供：第一行是出现缝合线的节点编号，第二行为该节点的缝合线角度。