射出成型塑料产品的纤维排向,会影响其纤维复合材料的的力学行为。因此在探讨纤维复合材料的力学行为时,必须考虑成型过程所导致的微观结构的组成,以及微观结构的非线性行为。Digimat-RP提供一个整合射出成型仿真和产品结构分析的平台,并藉由Moldex3D分析得到的纤维排向,将不同纤维排向下之非等向性且非线性的材料性质提供给每个单元网格,以获得更精准的结构分析结果。
步骤1:输出Moldex3D的结果
- 从Moldex3D FEA界面输出纤维排向档案(*.o2d)。先选择有限元素软件,再选择“Mapped”方式将结果输出。
- 点击开启档案 ,并指定用来映像的网格的档案(以下范例中是使用LS-DYNA 的*.k)。
注意:利用View/Edit model mapping来确认结构分析网格与模流分析网格是否一致。如果不是,则利用此功能调整坐标轴,将此两种模型校正对齐。 - 勾选Fiber orientation output来输出纤维排向档案(*.o2d),并点击 Export。
步骤2:输入结构、射出成型模型和非线性材料模型
- 在 Moldex3D Digimat-RP上方功能列,点击Load model输入结构分析模型。
注意:结构分析模型必须是一个完整的模型,包括边界条件、外力、材料性质。其中材料性质的部分会被Digimat本身的材料模型取代。
- 点击New Digimat material 和 Import material from MX ,从Digimat-MX材料数据库选择非线性材料模型。
注意:在Digimat-MX材料数据库中,可利用Tools中的Advanced Filter来快速过滤自己所需要的材料(或者按Ctrl + F)。进入Advanced Filter,并点击Digimat Analysis,选择J2_plasticity 或 J2_thermoplasticity,点击Search来搜寻所需的材料。
注意:点击State Vars 可观察Digimat材料性质中的参数。
步骤3:输入*.o2d檔,上传并执行项目
- 在选择材料模型后,点击 From mapped orientation file和Load fields来输入纤维排向档案(*.o2d)。
注意:在输入纤维排向后,可看到绿色勾勾全部显示在Material、Microstructure (orientation)、field mapping三个项目方块的右下角,表示已成功建立项目,可以上传并执行项目。
- 点击Submit 执行分析,然后选择项目储存位置,并点击 Run locally。选择CPU数目,并点击Run来启动分析。
注意:需先从Tools ribbon的Settings 设定好有限元软件执行核心的位置。
步骤4:探讨结构分析结果
用户可以透过讯息窗口来监看整个分析过程。分析结束后,可利用有限元软件来查看分析结果(本例中是用LS-PrePost)。
- 藉由Digimat的非等向性且非线性的材料模型,来预测受纤维排向影响的结构行为。
- 输出微观力学的分析结果,例如:单独检视高分子塑料所受的应力和应变,或纤维排向的特征值。