高分子強(qiáng)化復(fù)合材料產(chǎn)品常見(jiàn)的曲面，往往需要復(fù)雜的迭層設(shè)計(jì)，因此在進(jìn)行樹(shù)脂轉(zhuǎn)注成型(RTM )制程建模時(shí)，須根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的迭層，建立對(duì)應(yīng)的實(shí)體網(wǎng)格。若遇到曲面復(fù)雜的迭層，網(wǎng)格制作難度非常高，還須耗費(fèi)許多時(shí)間在網(wǎng)格前處理上。否則模擬結(jié)果不理想，也會(huì)影響后面結(jié)果的判讀。Moldex3D過(guò)去的版本在RTM的網(wǎng)格前處理上會(huì)較為耗時(shí)；在流道設(shè)計(jì)變更時(shí)，也會(huì)需要重新制作實(shí)體網(wǎng)格。另外某些案例在模擬分析時(shí)，會(huì)有波前破碎問(wèn)題，以及內(nèi)部壓力超過(guò)入口壓力的狀況。為了克服這些挑戰(zhàn)，Moldex3D 2021版本的RTM求解器中，支持了非匹配網(wǎng)格的分析；同時(shí)也強(qiáng)化了求解器計(jì)算，解決波前與壓力的問(wèn)題，獲得更佳的分析結(jié)果。若在RTM求解器尚未支持非匹配網(wǎng)格的情況下，如圖一(a)所示，進(jìn)行RTM項(xiàng)目前處理時(shí)，需要生成完全匹配的實(shí)體網(wǎng)格，如圖一(b)所示。如此使用者就須檢查網(wǎng)格是否完全匹配，并解決網(wǎng)格的問(wèn)題才能進(jìn)行分析。Moldex3D 2021 RTM求解器支援了非匹配網(wǎng)格求解器分析后，交界面的實(shí)體網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不需要完全匹配，即可進(jìn)行分析，如此可替用戶省下修復(fù)實(shí)體網(wǎng)格的時(shí)間。建立非匹配網(wǎng)格模型的步驟與建立匹配網(wǎng)格相同。若遇到想要評(píng)估迭層與流道設(shè)計(jì)變更時(shí)，就不需要將所有的網(wǎng)格全部刪除重新建立，僅需要調(diào)整部份的網(wǎng)格。

圖一 (a)非匹配網(wǎng)格、(b)匹配網(wǎng)格

以下驗(yàn)證案例比較非匹配網(wǎng)格與匹配網(wǎng)格模擬結(jié)果的差異。此案例的模型是根據(jù)滲透率量測(cè)儀器Easyperm所建立，儀器外觀如圖二(a)，模具內(nèi)部如圖二(b)，依照模穴幾何建立的模型如圖二(c)所示。SNX1、SNX2、SNY1、SNY2是模具內(nèi)部壓力傳感器位置，非匹配網(wǎng)格如圖三(a)(b)；圖三(c)(d)與圖四是模擬結(jié)果；圖四中NM simu是非匹配網(wǎng)格的模擬結(jié)果，M simu是匹配網(wǎng)格的模擬結(jié)果。從感測(cè)點(diǎn)壓力隨時(shí)間變化的比較結(jié)果可以看出，非匹配網(wǎng)格與匹配網(wǎng)格有一致的模擬結(jié)果。本案例中波前時(shí)間結(jié)果最大的誤差約4%，且圖三(c) (d)非匹配網(wǎng)格交界面速度向量與壓力場(chǎng)分布連續(xù)。由此驗(yàn)證案例可以看出，計(jì)算所使用的網(wǎng)格模型不再需要完全的匹配，也能獲得與匹配網(wǎng)格相符的模擬結(jié)果。

圖二 (a)Easyperm儀器外觀、(b) Easyperm量測(cè)模具內(nèi)部、(c)模型幾何與模具內(nèi)部壓力感測(cè)點(diǎn)位置

圖三 (a)驗(yàn)證案例的網(wǎng)格模型、(b)非匹配網(wǎng)格、(c)速度向量、(d)壓力分布

圖四 感測(cè)點(diǎn)壓力變化與波前時(shí)間誤差

第二個(gè)驗(yàn)證案例使用了非匹配網(wǎng)格，測(cè)試改變流道的位置與流道的數(shù)目結(jié)果的差異。圖五(a)中流道布置使用了一條流道、圖五(b)中流道布置使用了二條流道。從圖五(c) (d)案例可以看出流動(dòng)時(shí)間與波前時(shí)間結(jié)果的差異。

圖五 (a)布置一條流道的網(wǎng)格、(b)布置二條流道的網(wǎng)格；(c)布置一條流道案例的波前時(shí)間結(jié)果、(d)布置二條流道案例的波前時(shí)間結(jié)果

以往在RTM模擬的部份案例會(huì)遇到波前破碎問(wèn)題。Moldex3D 2021 RTM模塊的計(jì)算核心優(yōu)化了波前計(jì)算，以得到較好的模擬結(jié)果。從圖六可以看出一特定案例在求解器的波前計(jì)算優(yōu)化前后的結(jié)果差異。

圖六 (a)計(jì)算核心強(qiáng)化前、(b)計(jì)算核心強(qiáng)化后結(jié)果

RTM 制程常常以內(nèi)部抽真空，透過(guò)內(nèi)外壓差將樹(shù)脂吸入，此時(shí)入口的壓力為0.1 MPa，若遇到復(fù)雜迭層時(shí)，壓力有可能會(huì)計(jì)算失準(zhǔn)，導(dǎo)致內(nèi)部壓力超過(guò)入口最大的壓力。Moldex3D 2021 RTM模塊之求解器也強(qiáng)化了壓力計(jì)算，解決此問(wèn)題，得到合理的壓力分布。從圖七案例中可看壓力計(jì)算優(yōu)化前后的差異，最大的壓力不會(huì)大于入口壓力。

圖七(a) 計(jì)算核心強(qiáng)化前最大壓力0.122 MPa、(b)計(jì)算核心強(qiáng)化后結(jié)果為0.1 MPa

Moldex3D求解器支持了非匹配網(wǎng)格計(jì)算，可以減少許多前處理處理網(wǎng)格修復(fù)時(shí)間和瓶頸，幫助用戶更快了解制程參數(shù)條件對(duì)結(jié)果的影響，并及早解決生產(chǎn)會(huì)遇到的問(wèn)題。此外，求解器的優(yōu)化可以得到精確的模擬結(jié)果，提升模擬效率。

掃描二維碼關(guān)注我們