MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結


關鍵字:流道平衡 VP壓力失衡 填充末端壓力失衡 壓力不平衡

對于一模多穴的產品,流道設計是平衡結構,但是分析過程中充填結果個別穴位失衡,或者各個穴位壓力不均衡等現象,這個問題主要是兩個方面導致的,一個是MoldFlow原生網格的不一致導致,還有一個原因就是求解器計算過程穩健性太低導致的;如下圖所示:

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖1

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖2

上圖所示的產品,分析結果4個產品的充填過程和填充末端壓力不均勻,且能夠目視出來;針對此類充填不均或者壓力不均問題的解決方法總結如下:

1:充填不平衡問題

如果流道結構是平衡的,各個穴位的產品也是完全一致的,充填過程出現明顯的不平衡現象,主要原因是網格導致的,分別為流道網格和產品網格;

下圖是以夸張的方式再現問題產生的原因

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖3

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖4

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖5

通常此類問題都可以通過人為的控制網格的生成來解決,總結如下:


A:柱體流道+產品雙層面網格:

產品只劃分一個穴位,其他穴位的產品使用平移、旋轉或者鏡像等操作復制過去,保證產品區域的網格完全一致;

柱體流道也采用類似的方式;

如下圖所示,各區域流道和產品網格是完全一致的

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖6

注意:建議使用MoldFlow 2021.1版本,2017-2019的版本,柱體流道可能存在流速不均的現象,所以可能會加大不平衡的現象

B:柱體流道+3D產品網格

產品網格只劃分一個穴位,生成3D網格后,其他穴位的產品使用平移、旋轉或者鏡像等操作復制過去,保證產品的網格完全一致;

柱體流道也采用類似的方式;

網格圖示和A情況類似,不再抓圖;

注意:建議使用MoldFlow 2021.1版本,2017-2019的版本,柱體流道可能存在流速不均的現象,所以可能會加大不平衡的現象;


C 3D流道網格+3D產品網格

按照理論上說,全3D網格一般不會出現充填不均勻的現象,如果出現了,說明網格尺寸太大了,建議減小網格劃分時的產品尺寸,假如產品區域網格尺寸不能縮小,建議減小冷澆口處的網格尺寸

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖7

在密度中單獨的定義澆口區域的網格尺寸:

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖8

只要使用正確版本的MoldFlow,全3D網格(澆口局部加密,建議產品網格的1/3)的計算基本不會出現充填不均勻的現象;如果上面的方法還不行,說明產品區域網格需要 減小;

對于大多數運算,MoldFlow2021.1版本只要網格質量不是太離譜,一般都不會出現填充不均衡問題,如果出現了,重點需要把各個穴位和流道的產品網格一致性提高;

這里需要注意,即使在雙層面單元中把產品區域網格做成一致,也不能保證MoldFlow在生成3D網格時產品區域的3D網格時完全一致的,這也是造成不平衡的主要原因,不過只要網格在合理范圍內,這部分誤差幾乎可以忽略;

2:V/P不平衡問題

對于V/P不平衡的問題,本質原因就是填充不均導致的,只要解決了充填不平衡的問題,一般都不會再出現V/P問題,解決V/P不平衡的方法和解決填充不平衡的方法類似,一定要保證各個產品的網格的一致性,對于柱體流道產品可能還容易些,但是對于3D流道的產品建議先保證雙層網格(產品表面網格移動、旋轉、鏡像等操作保證一致性,產品網格與流道網格節點修復等)的一致性再劃分3D網格,這個步驟比起直接劃分3D網格稍顯復雜些;

對于適合雙層面網格的產品,MoldFlow自身的網格工具基本可以滿足要求,只是整個操作過程可能稍顯復雜;

對于3D網格(含流道),MoldFlow本身自帶的網格處理工具,所生成的網格不能保證各個穴位產品網格完全的一致,所以可能還是會出現平衡結構的V/P不均現象,這個時候可能需要更專業的網格處理工具生成3D網格后導入MoldFlow進行運算;

所以在此筆者建議對于個別產品需要使用專業的第三方網格工具生成2D或者3D網格,這樣可以大幅度提高生成網格的效率以和網格質量;

業界通用的網格生成工具都可以,比如HyperMesh、ANSYS等等;

關于使用第三方工具生成網格的問題,筆者會專門寫一篇文章詳細陳述,再此就不一一展開了;


3.填充末端壓力不平衡

假如充填過程和V/P都沒有問題了,但是填充末端壓力結果仍然出現問題,比如下圖:

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖9

上圖所示的,各個產品的網格(流道+產品)已經完全一致,之所以還出現這種問題,本質上就是求解器穩健性的問題了,MoldFlow還需要繼續改進,如果報告需要抓取此類結果,建議可以適當的更改一下充填時間(變大變小都可以),再次分析,一般就會解決;

總結:

假如模型本身是平衡結構,在分析過程的填充不平衡或者壓力不平衡基本上可以通過調整網格解決,但是如果是2D雙層面和3D網格溫度場不一致的問題(如下圖所示),那么就只能通過第三方工具使用更加專業的網格處理工具進行網格化才能解決,這個方面MoldFlow可能需要對前處理3D網格生成部分做更多的工作。

MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結的圖10


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