許多塑料產(chǎn)品的塑件厚度與融膠流動(dòng)長度比率非常小，因此可使用如下圖所示的薄殼 (Shell) 模型仿真成型行為。

下方列出薄殼 (Shell) 模型的一般特色。

?若塑件厚度小于熔膠流動(dòng)長度 (厚度/維度比小于 0.1)，則可忽略厚度方向的流動(dòng)。

?這種結(jié)合幾何與厚度定義的方式被稱為薄殼假設(shè) (Thin Shell Assumption)，被用于架構(gòu)薄殼 (Shell)模型。

Shell 分析定義

?若要建立塑件模型，可利用中間面法簡化塑件幾何。同時(shí)會(huì)指定模型屬性厚度方向的相符厚度，以完成幾何建模。

Shell 模型建模

指定 Shell 建模的厚度

架構(gòu)幾何中間面的關(guān)鍵在于熟悉 CAD 工具，因此無法自動(dòng)產(chǎn)生 Shell 模型。而且，用戶必須執(zhí)行許多指令將實(shí)體模型轉(zhuǎn)為薄殼 (Shell) 模型，這是在操作 CAE 工具時(shí)最耗力的工作。經(jīng)過多年的研發(fā)，Moldex3D Mesh 已經(jīng)可以提供功能強(qiáng)大，用戶容易上手的操作接口。如果使用者熟捻 Moldex3D Mesh 工具，一天之內(nèi)即可完成大部分模型類別的網(wǎng)格作業(yè)。

薄殼 (Shell)模型的網(wǎng)格分類

Moldex3D 提供兩種薄殼 (Shell)模型網(wǎng)格元素：線性線元素與線性三角元素。一般而言，流道、冷卻水路以及熱澆道都是由線元素定義。塑件與特定澆口，例如扇形澆口是由三角元素定義。

Shell 模型的兩個(gè)元素類別

網(wǎng)格簡化

若要執(zhí)行仿真，通常會(huì)根據(jù)理論使用有限元素分析將整個(gè)幾何區(qū)域細(xì)分為許多小元素。此步驟稱為網(wǎng)格劃分。如果網(wǎng)格密度不足，幾何有可能會(huì)偏離原始形狀，例如在導(dǎo)圓角區(qū)域。網(wǎng)格密度越高代表系統(tǒng)仿真實(shí)際幾何的成功率越高。但是網(wǎng)格密度越高，則需要更多的運(yùn)算資源。

在仿真作業(yè)中，可利用幾何簡化預(yù)估澆口的流動(dòng)模式，同時(shí)保持系統(tǒng)的主要行為。如圖所示，通常建議在小面積與導(dǎo)圓角區(qū)域，使用更多元素來取得更好的結(jié)果，但計(jì)算時(shí)間也會(huì)增加。使用者應(yīng)依據(jù)其網(wǎng)格劃分經(jīng)驗(yàn)權(quán)衡上述考慮。如圖所示，成形仿真作業(yè)中可適當(dāng)?shù)睾雎砸恍┪⑿〉膸缀翁卣鳌?/span>

成形近似法

導(dǎo)圓角上的銳利元素

細(xì)致化薄殼 (Shell)分析中非必要特征附近的網(wǎng)格

網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)

網(wǎng)格的連接性是其中一項(xiàng)重要事項(xiàng)。匯出網(wǎng)格之前應(yīng)檢查網(wǎng)格的連接性。網(wǎng)格的間隙可能會(huì)造成不合理的縫合線、包封或是短射等問題，這些不應(yīng)該出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)對(duì)象。選取的表面不同，架構(gòu)網(wǎng)格的方式也不同。使用者應(yīng)熟捻幾何與網(wǎng)格的變化，以建立趨近于真實(shí)的成型。網(wǎng)格劃分時(shí)應(yīng)解決重迭、多余孔洞、間隙或連接不良等問題。

薄殼 (Shell)建模的一般問題

薄殼 (Shell)建模所造成的流動(dòng)波前間斷

薄殼 (Shell)建模所造成的流動(dòng)波前間斷

薄殼 (Shell)建模的其他問題

網(wǎng)格品質(zhì)

網(wǎng)格的質(zhì)量會(huì)影響仿真效率與準(zhǔn)確度。如果質(zhì)量不佳，網(wǎng)格模型的分析結(jié)果會(huì)與實(shí)際對(duì)象有很大的偏差。一般而言，元素長寬比可用來評(píng)估網(wǎng)格質(zhì)量。如果長寬比介于 0.3 至 0.6，網(wǎng)格品質(zhì)為「中等」，若長寬比小于 0.3，則為「不佳」。Moldex3D 中大部分的元素長寬比會(huì)自動(dòng)控制于 0.4 至 1.0，提高分析結(jié)果的可信度。

銳利與鈍的內(nèi)部角度所造成的不良元素

元素的質(zhì)量表格

網(wǎng)格密度

理論上，網(wǎng)格密度越高，仿真的準(zhǔn)確度越高。但因?yàn)樵財(cái)?shù)量增加，運(yùn)算時(shí)間亦會(huì)延長。因此需權(quán)衡效率與準(zhǔn)確度。在大多情況下，薄殼 (Shell) 模型的元素?cái)?shù)量建議介于 20,000 至 50,000。應(yīng)提高縫合線位置區(qū)域、厚度變更區(qū)域以及指定特征的網(wǎng)格密度 (分辨率)，以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確。下列為建議的分析策略。

?初步分析應(yīng)使用較少的元素。目的是為了找出已射出模型的趨勢(shì)。

?進(jìn)階分析應(yīng)使用較多的元素。目的是為了取得更可靠的結(jié)果。

網(wǎng)格密度已經(jīng)提高到一定的值，所以可以取得更全面的結(jié)果。

薄殼 (Shell)模型分辨率與元素?cái)?shù)量之間的關(guān)系