Moldex3D模流分析之黏弹性分析模组

Moldex3D 中国 2023年10月31日浏览：1306

Moldex3D黏弹性分析模块能协助显示塑料的黏弹性机制。因此，能显示充填／保压及冷却阶段时的流动残留应力。

此外，在仿真翘曲、退火及光学制程时也能考虑黏弹性的影响，使结果预测更合理也更精确。

在拉伸松弛实验中，典型塑料最常观察到的行为如下图所示。在温度低时，弹性模数高，塑料是硬而脆的（玻璃区域，区域1）。随着温度升高，塑料在玻璃转变温度时表现得像弹性皮革（区域2）。当温度持续升高时，弹性模数再次达到一个高原区域（橡胶高原，区域3）。接着温度再持续升高，弹性模数下降并导致相当大的流动量（区域4）。如果温度一直持续升高，塑料将变成黏稠的液体（区域5）。

在射出成型中，翘曲主要在区域1与2时受影响，流动残留应力或分子配向则主要在区域3至5时受影响。Moldex3D包含两项黏弹性分析，一项用于翘曲预测，另一项则用于流动残留应力。

典型塑料的松弛模数－温度

在不同区域时的时间依赖的相对重要性

注意：Moldex3D黏弹性分析模块支持solid与eDesign网格模型。

1. 前处理 (Pre-processing)

Moldex3D黏弹性分析模块支持Moldex3D项目中的所有分析类型，其前处理阶段的步骤与基本模块相似：

步骤1：产生网格模型

步骤2：建立新项目

步骤3：建立新组别

步骤4：选择分析项目

以下将列出特定步骤的操作说明。

开始分析

1. 关于退火模拟 (For Annealing (Stress) Analysis)

Moldex3D也能将黏弹性分析应用于退火模拟。使用者能在计算参数的应力 (Stress) 卷标中找到选项。在分析类型的下拉式选单中，选择退火类型。如要在退火仿真中考虑黏弹性分析，请在计算参数对话框的应力 (Stress) 卷标中选择考虑黏弹性材料属性 (Consider viscoelastic material property)。

2. 关于流动残留应力 (For Flow-Induced Residual Stress)

在计算参数的对话框中，请注意下列项目：

1.在黏弹性分析中使用的材料须包含黏弹性属性。在执行黏弹性分析前，请确认是否选择适合的材料。

2.在计算参数的充填／保压 (Flow/Pack) 标签中，求解器类型须选择为Enhanced-P。

3.在计算参数的黏弹性／光学 (VE/Optics) 标签中，应选择残留应力的选项以执行残留应力分析 (下图)。

黏弹性分析的计算参数设定

设定参数之后，返回Moldex3D Studio 主窗口，点击执行分析 (Analysis) 以选择分析顺序 (Analysis sequence)。一般会选择完整分析 (Full analysis) －C F P C W进行计算。

3. 后处理

1. 在窗口显示流域分布图标 (Output as Field Plot Demonstrated in Display Window)

黏弹性分析模块检视分析结果的第一种方法是在窗口显示流域分布图标。基本步骤如下：

步骤1：从Studio树状目录中选择适合的项目。

•选择想要的组别。

•从分析列表中选择想要的结果。例如：使用者可选择充填分析以观察充填分析结果。

•选择想要的多段时间输出（Time step output）。右键点击所选的分析项目以决定时间段。例如：下图显示充填末端（End of Filling, EOF）时的结果。

•选择结果项目。例如：用户能选择残留应力组件，包括XX、YY、ZZ、XY、XZ、YZ，或挑选主要的残留应力组件之一。

步骤2：从显示工具栏（Display Toolbar）中选择图标，在显示窗口（Display Window）中选择想要查阅的分析结果。范例如下图所示。

点击鼠标右键，选择想要的时间段（Time step）／充填末端时间（Time EOF）的结果。

2. 在加工过程检视残留应力 (Examine the Residual Stresses during the Processing)

基本上，使用者能察看计算结束后的所有应力结果，包含于充填、保压及冷却分析阶段。举例而言，如果使用者需检视结果，则可在Studio树状目录中选择组别（Run）／分析结果（Result）／充填分析（Filling）／时间（Time Step）／充填末端时间（Time EOF）／残留应力（Residual Stress）（XX）。在展示窗口（Display Window）所显示的结果如下图。同理，使用者能检视在保压与冷却阶段时由流动引发之应力结果（下图）。

在充填末端时XX方向的残留应力

充填末端时XY方向的残留应力

3. 在加工过程检视主应力 (Examine the Principal Stresses during the Processing)

为显示最大主应力总量，在Studio树状目录中选择组别（Run ）／分析结果（Result）／充填分析（Filling）／时间（Time Step）／充填末端时间（Time EOF） > 流动残留应力（Flow-Induced Residual Stress） > 最大主应力总量（Maximum Principal Stress Total）（下图）。