2013年6月11日 星期二

CAE塑膠模流分析技術發展

讓我們再細談模流分析技術之演進,基本上,模流分析技術的演進大致上可分為三個世代,每一代技術的更迭演進都讓模流預測的正確性及便利性更上一層樓。

第一代的模流分析技術始於1970年代中期,由於受限於電腦的運算能力與容量,採用二維平面展開的方式,將流道系統與模穴以人工或半自動方式展開,計算不同流動路徑的流量與壓力降的關係,以預測塑料在模穴內的流動行為,一般又稱為Layflat法。此法最大的限制就是使用者必須先行猜想塑料流動的可能路徑,才能進行模流分析,因此誤差偏高,而且人工作業繁雜,目前已不再有人使用。

第二代的模流分析技術出現於1980年左右,一般通稱為「中間面(midplane)」或2.5D模流分析技術。首先將三維的CAD模型簡化,以薄殼模型搭配產品厚度代表原始CAD模型,桿狀元素搭配直徑代表流道系統,再透過適當的理論假設簡化,運用有限元素法或混合有限差分法進行計算。這種技術在厚度方向上必須設定一個虛擬的厚度,因此虛擬厚度的設定之合不點理,將嚴重影響分析的正確性。由於目前這項技術仍具備有快速計算與方便設計變更的優點,仍廣泛在工業界使用。

第三代的模流分析技術則將2.5D 的理論假設完全解放,提出以嶄新的三維實體分析架構,將三度空間中的各項物理量(例如流動流場、熱傳導、熱對流)等效應完全納入分析,讓計算理論方程式上無需特別簡化,同時,產品模型也是原本三維空間實體,無需特別簡化。(例如下圖即為Moldex3D模流分析的三維網格模型,不論在幾何表面或模型內部都有三維實體元素) 因此,新一代技術完全不必擔心分析模型的適用性問題,可應用於各類厚件、薄件、厚薄變化明顯的塑件,同時,理論假設變少了,分析正確性自然大大提高。並且,隨著電腦硬體效能逐漸強大,原本三維分析所被人詬病需大量計算時間的問題,也由需數天至數週的時間,已縮短至數小時甚至數分鐘,大幅增加其實用價值。

(資料來源Moldex3D網站)

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