黏彈性的案例
Moldex3D模流分析之黏彈性分析模組
黏彈性分析簡介
Moldex3D黏彈性分析模塊能協助顯示塑料的黏彈性機制。因此，能顯示充填／保壓及冷卻階段時的流動殘留應力。
此外，在仿真翹曲、退火及光學制程時也能考慮黏彈性的影響，使結果預測更合理也更精確。
Moldex3D黏彈性分析模塊功能導覽
在拉伸松弛實驗中，典型塑料最常觀察到的行為如下圖所示。在溫度低時，彈性模數高，塑料是硬而脆的（玻璃區域，區域1）。隨著溫度升高，塑料在玻璃轉變溫度時表現得像彈性皮革（區域2）。當溫度持續升高時，彈性模數再次達到一個高原區域（橡膠高原，區域3）。接著溫度再持續升高，彈性模數下降并導致相當大的流動量（區域4）。如果溫度一直持續升高，塑料將變成黏稠的液體（區域5）。
在射出成型中，翹曲主要在區域1與2時受影響，流動殘留應力或分子配向則主要在區域3至5時受影響。Moldex3D包含兩項黏彈性分析，一項用于翹曲預測，另一項則用于流動殘留應力。
典型塑料的松弛模數－溫度
在不同區域時的時間依賴的相對重要性
注意：Moldex3D黏彈性分析模塊支持solid與eDesign網格模型。
1. 前處理 (Pre-processing)
Moldex3D黏彈性分析模塊支持Moldex3D項目中的所有分析類型，其前處理階段的步驟與基本模塊相似：
步驟1：產生網格模型
步驟2：建立新項目
步驟3：建立新組別
步驟4：選擇分析項目
以下將列出特定步驟的操作說明。
開始分析
1. 關于退火模擬 (For Annealing (Stress) Analysis)
Moldex3D也能將黏彈性分析應用于退火模擬。使用者能在計算參數的應力 (Stress) 卷標中找到選項。在分析類型的下拉式選單中，選擇退火類型。
展開 在 COMSOL 中模擬黏彈性流體
或者，如果你對研究聚合物感興趣，你可能會想到：當對黏彈性流體施加一定的力時，流體如何開始看起來像繩子上的珠子。今天這篇文章讓我們來看一個使用 Oldroyd-B 聚合物的例子。
黏彈性流體
顧名思義，黏彈性流體是具有彈性的流體。當黏彈性流體變形時，一定的力試圖使其恢復到未變形的狀態。這類流體包括：
聚合物熔體
油漆
蛋白質懸浮液
油漆是一種黏彈性流體。
2020 年，聚合物流動模塊隨著 COMSOL Multiphysics? 軟件 5.6 版本一起發布，包括黏彈性流體模型。我們可以使用這些模型來解釋流體的彈性并預測其施加的力、涂層的均勻性和模具填充程度。
聚合物流動模塊中包含以下黏彈性流體模型：
Oldroyd-B 流體
Gisekus
FENE-P
LPTT
這里，我們將重點介紹 Oldroyd-B 流體的長絲由于表面張力效應而拉伸時的模擬結果。如果你想逐步構建這個模型，請至 COMSOL 官網下載：“黏彈性細絲的串珠結構”教程模型。
模擬 Oldroyd-B 聚合物中的表面張力效應
我們的示例模型是從建立一條長的、未拉伸的 Oldroyd-B 流體細絲開始的。細絲被建模為一個初始半徑有小幅擾動的液體圓柱體，流動被建模為軸對稱。
Oldroyd-B 流體被建模為聚合物在牛頓液體中的稀溶液。
展開 Moldex3D模流分析之翹曲預測要精準 材料黏彈性很重要
首先使用標準翹曲求解器來模擬純PBT，由于未考慮黏彈性，因此無法準確預測出產品的翹曲趨勢。在改用納入黏彈性考慮的進階求解器之后，便成功捕捉到較實際的翹曲結果。另一方面，在纖維強化塑料的部分，標準求解器和和進階求解器皆可預測出準確的翹曲現象，原因是非等向性材料特性，使得流動產生的纖維配向，會主導翹曲行為(圖二)。然而從中也可看到，若考慮黏彈性，仍可顯著提高其Z方向變形絕對量值的準確性(圖三)。
圖二 纖維強化塑料的非等向性
圖三 兩種PBT材料的翹曲預測驗證結果
結果
透過此研究，證實在模擬中考慮材料的黏彈性，是至關重要的。Moldex3D在納入考慮黏彈性之后，不管是預測純塑料或纖維強化塑料，都能提升翹曲預測結果準確性。
展開 新論文：黏彈性邊界中靜動力邊界轉化方法（地震靜動力耦合分析）
進行地震靜動力耦合計算時，如果采用黏彈性邊界作為動力邊界條件，則會面臨靜動力邊界轉化的問題。而靜動力邊界條件與地應力平衡橫容易混淆，地應力平衡應該包含在該過程中，許多文獻描述很模糊。新論文：《靜動力邊界轉換及其合理性驗證方法的研究》給出了在進行地震靜動力耦合計算時，靜力邊界條件（固定邊界）向動力邊界條件（黏彈性邊界）轉換的詳細步驟及檢驗方法。論文鏈接：https://doi.org/10.11939/jass.20220136
標簽：粘彈性邊界 黏彈性邊界 等效節點力 靜動力耦合模擬 靜動力邊界條件轉換 黏彈性邊界 疊加原理 地震反應 ABAQUS
展開 
COMSOL黏彈性動力邊界及地震動輸入
一、前言
粘彈性動力邊界是工程仿真中比較常用，效果也不錯的局部時域人工動力邊界條件，目前已經在ANASYS、ABAQUS和Fssicas等通用有限元軟件中有了較為通用的使用方法，但是在COMSOL這款以多物理場和PDE建模為特色的通用軟件中卻比較少見。因此本帖展示的是本人在COMSOL有限元平臺實現的粘彈性邊界的施加以及地震動輸入的介紹。
本貼采用的驗證算例引用于文獻《黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現及地震動輸入方法的比較研究》-巖土力學與工程學報-馬笙杰等。
下面是建模介紹和模擬結果與文獻結果的對比驗證。
二、模型建立
通過場外垂直入射sv波算例來驗證黏彈性邊界設置和地震動輸入的準確性。在二維無限彈性空間中截取長50m，高50m的有限元區域作為計算區域，設置模型的頂部中點和底部中點作為監測點，如圖1所示，模型材料參數如下：密度為2000kg/m^3,彈性模量：2e8[Pa],泊松比0.25，剪切波速為200m/s，采用四邊形網格單元，網格尺寸為0.5m×0.5m，在模型底部垂直輸入sv波，波形和速度圖像如圖2、3所示。持續時間為0.2s，計算時長為1s，計算時間步為0.001s，瞬態隱式求解，時間進步方法為向后差分。
圖1 二維土體計算模型
圖2 入射波位移時程曲線圖
圖3 入射波速度時程曲線圖
計算結果如圖4、5所示，入射波在經過0.25s之后到達自由表面與反射波疊加，變成入射波位移的2倍，0.4s之后自由地表停止振動（圖中藍色部分為數值震蕩），說明入射波在底部黏彈性邊界處被吸收，沒有二次反射。
展開 Moldex3D模流分析之黏彈性分析模塊Viscoelasticity
為什么使用黏彈性分析仿真(VE)?
塑料高分子具有部分黏性與部分彈性的特質，并且黏彈性的效應在不同的溫度與剪切變形下黏彈性質均不同。如果僅使用一般流體及彈性模型，要正確地描述黏彈及相關性質在成型過程中的變化與行為是非常困難的。為了讓材料性質對產品的質量與結構的影響更逼近真實，設計者需要有專業的CAE分析工具來預測流動行為及材料變化。Moldex3D 黏彈分析(VE)模塊協助用戶更方便的觀察模穴中塑料產生的變化，并進而與翹曲分析及光學分析模塊整合進行更進階的分析。
Moldex3D 解決方案
? 計算塑料的黏性與彈性性質
? 流動殘留應力預測，得知各應力分量在各階段下之變化
? 預測在固化及松弛時的應力行為
? 預測成品之在空間中各點所承受之正向應力與剪應力
? 結合殘留應力分析來預測光學性質(需要光學 (Optics) 模塊 )
? 預測殘留應力
高分子的殘留應力產生與其黏彈性質高度相關，并可被歸類成熱導致的與流動導致的兩種殘留應力。其對成品強度與斷裂等瑕疵的發生影響甚巨。
蒙麥斯應力的預測結果
? 翹曲變形分析
在冷卻過程中，不同區域的溫度節會隨著時間而變化。而溫度的分布對于翹曲變型有著非常顯著的影響。如果能夠考慮塑料的黏彈性質，則翹曲變型分析的結果將可以更接近真實成型中的熔膠流動行為。
（a）使用黏彈分析模組的結果 （b）未使用黏彈分析模組的結果
翹曲分析后的變形結果
? 退火制程分析
退火為利用玻璃化臨界下溫度來加熱射出成型成品的制程。此制程主要是為了降低成品中既有的應力，以避免其所造成的變型或斷裂問題。應力消除可以提供額外的安全性來通過成品可能會接觸到的各種嚴苛化學環境。Moldex3D 黏彈分析(VE)模塊幫助用戶來仿真退火制程并將溫度變化與應力分布的結果可視化處理。
展開 【Moldex3D在線課程】3月9日-“黏度與黏彈性質量測在模流分析之影響”
01
黏度與黏彈性質量測在模流分析之影響
2023年03月09日
材料特性的掌握為模流分析準確與否之最主要關鍵之一，塑料在成型過程經歷加熱熔融、形變、壓縮、冷卻固化等復雜過程，塑料的狀態一直在變化(溫度、壓力、剪切率、…)，也因此材料性質也不斷的變化，其中又以黏度與黏彈特性的變化量最為復雜與明顯，其變化的量值可高達百萬倍。
本會議概述如何更精準的量測適合于完整的工藝范圍所需要的黏度與黏彈數據以及最新的鑒定方法，以及材料性質在模流分析中的關聯性，除了可將仿真的準確度提升檔次，更可透過模流分析更精確掌握工藝技術以及提升產品質量。
粘彈性邊界等效節點力公式的推導(黏彈性邊界)
等效節點力的計算在粘彈性邊界的地震動輸入中至關重要，公式的最終表達式很多論文中都有，但是對于初學者來說，直接使用可能會有些吃力。筆者在前不久發表的論文中對其進行了細致的推導，現在正式版（印刷版）已經刊出，正式版參考文獻鏈接如下，直接點擊文章標題即可：
黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現及地震動輸入方法的比較研究
DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2019.1068
這里將正式版文獻中，正確完整的粘彈性邊界等效節點力公式推導放在下面以供大家參考（公式5-24），希望能及時地給大家帶來一些幫助，相信大家能成功實現粘彈性邊界的地震動輸入。
展開 復合材料固化過程仿真 黏彈性子程序
現出復合材料固化過程仿真 黏彈性子程序 ，本人從事復合材料固化過程、強度校核仿真數年，現已脫離此行業，有需要UMAT、UMATHT、UEXPAN、VUMAT等相關程序可以聯系我。
QQ：860536174
高分子材料的流變特性簡介
高分子材料的流變特性簡介
■蘇州誠模精密 / 孫同杰經理&韓強檢測工程師
高分子材料的黏彈性
高分子熔體或溶液具有黏彈性，即在變形時會有黏性損耗，流動時也會產生彈性記憶效應。從概念上來說，這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中，非線性黏彈性也是高分子材料流變學的主要研究內容。值得注意的一點是高分子熔體或溶液的彈性，與我們常規意義上所說的高分子的本體彈性有些不同。比如橡膠類材料交聯后，在常溫下具有高彈性，這種高彈性來自于高彈態下高分子的鏈段運動，并且因為交聯網絡的，形變可以完全恢復。而高分子熔體或溶液的彈性，或者處于黏流態下的高分
子的彈性，其發生總是伴隨不可逆的黏性流動，也因此稱之為黏彈性；其原理與高分子纏結形成的不完善的網絡結構有關，這種網絡也不同于交聯橡膠網絡。
所謂線性黏彈性，是指高分子在小變形下的流變行為。比如，用旋轉流變儀測試高分子的動態黏彈性（交變的 應力、應變），就是測試其在小振幅、小形變下的線性黏彈性。這里提到的動態黏彈性的測試，與穩態剪切流場中的流變測試有差異。動態黏彈性的測量通常采用的是轉子型流變儀，比如錐板式流變儀、同軸圓筒流變儀等，測試采用的是振蕩模式，即設定一個應變，以不同的振蕩頻率對材料進行動態頻率掃描，這里不同的振蕩頻率類似于穩態掃描時的剪切速率。此應變值的確定通常是通過固定掃描頻率后對材料進行應變掃描得到的，所取的應變值應處于線性黏彈區，即熔體結構未發生破壞的區域。動態黏彈性的測量可以同時得到黏性行為參數和彈性行為參數，包括儲能模量、損耗模量、復數黏度和動態黏度等；除此以外，運用時溫等效原理可以擴大測量的頻率范圍。
展開 Moldex3D模流分析之材質精靈
? 黏彈性 (Viscoelasticity)
此功能會顯示我們實際生活中非常重要的效應，例如壓力效應與彈性效應等，有時候可能還會造成相當大的影響。為了讓射出產品的質量更好，必須了解加工時黏彈性的物理行為。
?修改黏彈性參數(Modify Viscoelasticity parameters)
?Moldex3D 提供 5 種黏彈性模型： White-Metzner 模型、White-Metzner 模型（修改）、PTT 模型、Giesekus 模型 與 Oldroyd-B 模型 ，您可以選取用于材料黏彈性參數的變更。以下是顯示修改程序的范例。
1.選擇想變更的材料，單擊右鍵啟動彈出式菜單。單擊彈出式菜單的 [修改材料] (Modify)。會顯示「材料精靈」窗口。
2.單擊「材料精靈」中的 [下一步] (Next) 直到進入 步驟 6：黏彈性(Viscoelasticity)。從下拉菜單中選擇模型做為 [Tabulated Data]，并在表格中輸入數據。
3.單擊 [下一步] (Next) 直到最后一個步驟。單擊 [完成] (Finish) 結束精靈。黏彈性表會視數據而變更。
? 機械性質 (Mechanical Properties)
當使用者單擊 [機械性質] (Mechanical Properties) 時，它會顯示機械性能，包括浦松比 (PR)、彈性模數 (EM) 與 CLTE (直線熱膨脹系數)。若材料混合纖維(fiber)或木屑(flake)，則也會顯示纖維或木屑的性質信息。
? 內容 (Content)
顯示所選材料的性質摘要，當使用者單擊 [內容] (Content)，其會顯示包含基本信息、MFI 信息，以及塑料溫度和模具溫度的一般條件。
展開 
Moldex3D模流分析材料精靈之分析二
4）黏彈性 (Viscoelasticity)
會顯示所選材質黏彈性模型的參數和值。也會顯示選擇具有所選黏彈性模型方程式的材質。唯有具黏彈性屬性的材料才可使用 [黏彈性] (Viscoelasticity)。White-Metzner模型的 G' 與 G" 代表儲存模數 (Storage Modulus) 與損失模數(Loss Modulus)。在設定曲線范圍中，還可以選擇顯示不同曲線黏度vs. 剪切率, 黏度 vs. 拉伸率, N1 vs. 剪切率。
液態或膠狀塑料的黏彈性非常復雜。此功能會顯示我們實際生活中非常重要的效應，例如壓力效應與彈性效應等，有時候可能還會造成相當大的影響。為了讓射出產品的質量更好，必須了解加工時黏彈性的物理行為。
5）比熱 (Specific Heat)
所選材料的比熱 (Cp) 曲線顯示于材料數據窗口。比熱是將一單位質量的材料加熱一度所需的能量。如果不考慮材料變形可能發生的物理或化學效應，則材料內部能量會與比熱的材料溫度有關。如需比熱的詳細信息，請參閱「參考信息」中的「材料」。
透過「材料精靈」的數據修改，允許輸入最多 25 點的比熱列表數據。以下是顯示修改程序的范例。
-選擇想變更的材料，單擊右鍵啟動彈出式菜單。單擊彈出式菜單的 [修改材料] (Modify)。會顯示「材料精靈」窗口。
-單擊「材料精靈」中的 [下一步] (Next) 直到進入步驟 4：比熱 從下拉菜單中選擇模型做為 [Tabulated Data]，并在表格中輸入數據。
-單擊 [下一步] (Next) 直到最后一步。單擊 [完成](Finish) 結束精靈。比熱表會視數據而變更。
展開 abaqus粘彈性黏著接觸
目前在做粘彈性材料黏著接觸，跪求相關方向的大佬交流
Moldex3D模流分析之后熟化分析
建構方程式為：
σij = Cjikl εkl
?黏彈性后熟化分析
在黏彈性后熟化分析中，一般Maxwell模型與WLF模型應用在計算中并采用充填分析或充填與硬化分析的結果，例如：溫度、轉化率及壓力分布作為初始條件。迥異于黏彈性退火分析，環氧成型塑料是一種熱固性樹脂；因此，除了溫度之外，硬化程度也被認為會移動主曲線。使用者能在材料精靈中編輯硬化偏移因素曲線。該曲線描述多項式函數，并能根據實驗數據編輯模型中使用的參數，包含次序、系數及常數。
南京大學胡文兵教授課題組：高分子熔體應力松弛的鏈間協同阻礙機制
作為典型的軟物質，長鏈高分子熔體的力學性質表現出顯著的黏彈性。我們已經明確，其高彈性來自于高分子強大的鏈構象變化能力所帶來的熵彈性，其高黏度首先來自于勞斯模型所描述的高分子鏈單元之間的鏈接阻礙作用，其次來自于管子模型所描述的本體長鏈之間的纏結阻礙作用，而在纏結尺度以下的鏈間協同阻礙作用對黏度的貢獻通常被處理成泄水模式下平均分配到每個鏈單元的摩擦系數，具體的流體力學相互作用機制并不清楚。
在國家自然科學基金委項目資助下，
南京大學胡文兵教授課題組
采用動態蒙特卡洛分子模擬研究伴隨有應力松弛的單雙軸拉伸誘導高分子結晶的熱力學、動力學和形態學機制。他們將單鏈應力松弛的麥克斯韋線性黏彈性模型引入到動態蒙特卡洛分子模擬中，首先研究了一組平行拉伸變形的高分子鏈在無熱熔體中發生應力松弛的鏈間協同阻礙機制。分子模擬再現了高分子熔體的德拜松弛及其埃倫尼烏斯流體特點。在這樣的線性黏彈性響應條件下，他們對應力松弛這一非平衡過程進行了應力漲落分析，觀察到對應于漲落峰頂處的過渡態出現了自發的鏈動力學異質性所導致的伸展鏈和線團兩種狀態共存現象(圖a)。進一步的結構分析表明伸展鏈組分均勻分布在垂直于拉伸方向的平面內，說明其沒有發生聚集分凝，屬于局部漲落現象，而沿著拉伸方向則出現了優先松弛的線團組分鏈單元富集在中心位置區域，同時伸展鏈組分鏈單元富集在兩側區域的情況(圖b)，顯示出二者在中心位置處發生了空間上的競爭，即伸展鏈的應力松弛在過渡態受到了處在中心位置線團的空間阻礙作用(圖c)。
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