Moldex3D模流分析之纤维的快速范例教学

本节教学提供简单但从最开始的操作流程来完成一纤维分析项目，并藉此让用户对此模块的功能与操作流程有大致的了解。主要分成两个部分：准备模型与准备分析。

此教学所涉及到的所有功能皆如下所列，而更详尽的功能介绍及参数定义则请参考先前包含所有功能介绍的章节。

本章教材所涵盖的功能如下表所列：

1. 模型准备 (Prepare Model)

开启 Moldex3D Studio 并在主页签点选 新增 ，以使用者指定的名称 [MDXProject_Fiber ]与位置 [默认路径] 建立新项目，即可使用更多功能与页签，在解决方案选择制程为 射出成型 ，并将网格选择 Solid。

开始准备模型，本例网格(MFE) 请用此连结下载，为一单口进浇的射出成型连接器的模型。在主页签中的模型签中点选 汇入网格 ，并选取模型所需汇入的网格档案 [Moldex3D_IM_Fiber.MFE]，选择档案后按下 确认 ，塑件以及流道的网格模型即会汇入并显示在显示窗口中。

2. 分析准备 (材料精灵 与 加工条件)

回到主页签，汇入模型后功能会依据设定流程逐步解开。点选 材料 展开材料树形图后从 EM#1 下拉选单中选取 材料精灵 即会开启 Moldex3D 的材料库。

在材料精灵中，切换到 搜寻 版面，找到适当的材料 (PA6>Ultramid)，并勾选填料类型(共七种)。选择需要的 纤维含量 (15%) 及 填料类型(Glass 纤维)，按下 搜寻 后，就会出现适合材料；这时在点击 材料，即可看到相关纤维信息。

以鼠标右键点选即可开启选单，并点选加入项目于项目中使用 (会询问是否要加入自定义数据库，选择不会影响此次教程)。关闭材料精灵后，即可在材料树形图中看到该材料的档案已被汇入该组别。

透过点选主页签中的 成型条件 开启 加工精灵，透过加工精灵可以调整预设的成型条件参数；在第一个分页(项目设定页签) 中描述模拟方式与成型情境，将 最大射压压力 及 最大保压压力设为 200MPa，更改原因主要是含纤材料，纤维量越高，那么相对的成型压力就会较大，点击 下一步。于 充填/保压设定 页签中，使用预设参数进行设定，若需要更改条件，只须点击后即可更改。

在 冷却设定 页签中，使用预设参数进行设定，接着点 下一步 至项目摘要页签，该处会详列并供检视所有成型条件精灵中重要参数的设定。确认完成型条件设定参数之后，点选 完成 后并点选按 确认 离开成型条件精灵。

3. 计算参数设定 (Set Computation Parameters)

在计算参数的充填／保压／冷却／翘曲或其他标签中设定成型参数时，只要有选择纤维强化材料，在 充填／保压 标签中的 执行纤维配向分析 选项就会默认为自动开启，会计算纤维在重填成型时期排项受到影响的变化。另外，在 翘曲 标签中勾选考虑纤维配向效应 (否则会假设纤维凌乱配向)，有三种微观力学模型可以选择：传统复合模型、Halpin-Tsai模型 及 Mori-Tanaka模型 。使用默认 Mori-Tanaka 模型 用作计算器械性质，这是一个完全由理论建构，并且由于其在试模时的良好的泛用性及适用性，是较为推荐的选项。

注: 纤维参数可在计算参数的 充填／保压 (Flow/Pack) 卷标中的 进阶选项 (Advanced Options) 中进行设定。用户可在此指定纤维型态为 短纤 或 长纤，设置相关参数。此外这里提供三个方法以提升短或长纤维强化材料的纤维配向准确性：Jeffery Hydrodynamics；Rotary Diffusion；Fiber-Matrix Interaction。 但是，如果材料的纤维数据有设定 加密 ，则无法使用以上三个方法。

设定完计算参数之后，在分析序列中选择 射出分析 – F P W (本例因为没有冷却系统模型，故无法加入冷却分析，实际可见其他内容执行来提高模拟的准确性)。到此主页前到分析前的所有功能皆已完成 (亦可在项目树中确认到)。点即 开始分析，Moldex3D 即会呼叫 计算管理员 并将工作 提交 给求解器。待进度全部 100% 时候，就会将所有结果会回 Studio。

4. 结果解释 (Result Interpretations)

在结果分析中，充填分析可以看到 纤维配向(皮层) 及 纤维配向 ，纤维配向(皮层)指的是塑件表层配向，此配向值因为靠近模壁高剪切流动区,因此被流场剪切配向的情形较为明显.。

射出成型过程中流体是当作悬浮液体输送到膜腔内，流道的不同也会造成方向性的差异，流道上主要分为发散流道及收敛流道两种形式。在流动结果中，藉由纤维配向及剖面功能，能清晰了解纤维整体分布，由下图来看，此次模拟流道属于收敛型流道，在进入产品时，整体纤维排向会较整齐。

纤维配向为主要是部件纤维中的三围分布，利用 剖面 功能，我们可以更清楚结果细节，一般在射出成型中，会分为 固化层/核心层/剪切层 三种，从模拟结果中，选择中部区域作为观察点，下图可以看到纤维排向有明显的分层行为，与理论对应，分别为核心层、剪切层及固化层。之所以会出现这个现象主要原因为：核心层 会有最高的流动速度，此处的纤维相对混乱的，而夹在两层中央的区域，称之为 剪切层，因其产生相对较高的剪切率，进而使这层的纤维配向都被拉动的相当整齐，固化层则接近塑件表面，它的热能散失最快，会出现流动减速，甚至固化的情况。

翘曲结果中，在产品中加入纤维，能使整体产品机械性质提升，以及改善整体翘曲问题。纤维配向位移 及凌乱纤维配向效应位移，两者代表着纤维效应对于产品的影响。纤维配向位移代表非等向性的纤维排向影响，凌乱纤维配向效应位移则假设模穴内纤维配向为完全凌乱状态下，塑件变形在该方向的位移。可用来比对真实纤维配向的变形值以及检验纤维配向导致的材料非等向性对变形的效应；由下图来看，凌乱纤维及纤维配向两者趋势相同(头尾皆是最严重，中间最弱)，但凌乱纤维因为假设纤维完全凌乱的状态下，所以在最终结果来看，整体位移提升，从而使翘曲结果变严重。