翹曲分析的案例
Moldex3D模流分析之非線性翹曲分析
注意：如果計算機的內(nèi)存資源(RAM)不足，建議使用 簡化網(wǎng)格 進行挫曲分析和非線性翹曲分析。需要準備另一個網(wǎng)格元素量較少的網(wǎng)格模型，并與原始模型進行定位映像。
-提交作業(yè)以進行翹曲分析
步驟五：完成所有的分析設(shè)定后，點擊 開始分析，將分析序列中含有翹曲變形的作業(yè)提交給計算管理員。計算完成后，可以于項目樹中選擇翹曲結(jié)果，觀察變形預測。
結(jié)果：用戶可以比較標準版翹曲和非線性翹曲的結(jié)果。在這個案例中，可以觀察到考慮幾何非線性后，變形明顯較大。
展開 Moldex3D模流分析之非線性翹曲分析
我們的非線性翹曲分析中也將導入挫屈分析的特征向量，作為觸發(fā)非線性特性的缺陷。
以「非線性翹曲分析」進行翹曲預測
Moldex3D針對使用者的翹曲分析需求，推出新的求解器「非線性翹曲分析」。在此求解器中，使用者只須選擇「非線性翹曲功能」項目，軟件進行分析時即會自動考慮非線性幾何效應(yīng)。
以下先用一個簡單的例子來說明考慮幾何非線性的影響。圖二為比較「標準翹曲」和「非線性翹曲」的結(jié)果，兩個結(jié)果的變形形狀明顯不同。透過這些結(jié)果的平衡路徑，我們可以輕易觀察到該模型的幾何非線性在分析中起著重要的作用。因此若要獲得準確的分析，此類殼狀產(chǎn)品勢必要考慮幾何非線性的影響。
此外，非線性翹曲分析也提供應(yīng)力分布結(jié)果，供使用者檢視應(yīng)力值最大或應(yīng)力集中的區(qū)域在何處。
圖二 非線性翹曲分析(左)與線性翹曲分析(右)
圖三 負載-位移曲線
圖四 不同組件的應(yīng)力分布
汽車零件應(yīng)用案例
汽車零件的制造通常是以薄件或輕量化為目標，因此其幾何效應(yīng)可能會導致幾何非線性及其他物理性質(zhì)分布差異等問題。
以下以一個汽車零件案例來呈現(xiàn)幾何非線性的影響。如圖五所示，線性和非線性翹曲分析存在明顯的變形差異。圖六紅圈區(qū)域的體積收縮結(jié)果顯示，由于該區(qū)厚度較薄，使其收縮值高于其他區(qū)域。由此案例可看出，在考慮幾何非線性的情況下，顯示由模型幾何、加工條件或纖維等因素所導致的不同收縮分布看來，對變形的影響很大。因此，對于類殼狀產(chǎn)品，我們通常會建議用戶選擇「非線性翹曲」分析進行變形預測。
圖五 線性分析(左)與非線性分析(右)結(jié)果比較
圖六 充填/保壓階段的體積收縮
簡化網(wǎng)格應(yīng)用
迭代過程中，非線性分析非常耗時且計算成本相當高；此外，用于流動分析的網(wǎng)格元素數(shù)量龐大、元素形狀也較大，與結(jié)構(gòu)分析的需求不同。
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我們的非線性翹曲分析中也將導入挫屈分析的特征向量，作為觸發(fā)非線性特性的缺陷。
以「非線性翹曲分析」進行翹曲預測
Moldex3D針對使用者的翹曲分析需求，推出新的求解器「非線性翹曲分析」。在此求解器中，使用者只須選擇「非線性翹曲功能」項目，軟件進行分析時即會自動考慮非線性幾何效應(yīng)。
以下先用一個簡單的例子來說明考慮幾何非線性的影響。圖二為比較「標準翹曲」和「非線性翹曲」的結(jié)果，兩個結(jié)果的變形形狀明顯不同。透過這些結(jié)果的平衡路徑，我們可以輕易觀察到該模型的幾何非線性在分析中起著重要的作用。因此若要獲得準確的分析，此類殼狀產(chǎn)品勢必要考慮幾何非線性的影響。
此外，非線性翹曲分析也提供應(yīng)力分布結(jié)果，供使用者檢視應(yīng)力值最大或應(yīng)力集中的區(qū)域在何處。
圖二 非線性翹曲分析(左)與線性翹曲分析(右)
圖三 負載-位移曲線
圖四 不同組件的應(yīng)力分布
汽車零件應(yīng)用案例
汽車零件的制造通常是以薄件或輕量化為目標，因此其幾何效應(yīng)可能會導致幾何非線性及其他物理性質(zhì)分布差異等問題。
以下以一個汽車零件案例來呈現(xiàn)幾何非線性的影響。如圖五所示，線性和非線性翹曲分析存在明顯的變形差異。圖六紅圈區(qū)域的體積收縮結(jié)果顯示，由于該區(qū)厚度較薄，使其收縮值高于其他區(qū)域。由此案例可看出，在考慮幾何非線性的情況下，顯示由模型幾何、加工條件或纖維等因素所導致的不同收縮分布看來，對變形的影響很大。因此，對于類殼狀產(chǎn)品，我們通常會建議用戶選擇「非線性翹曲」分析進行變形預測。
圖五 線性分析(左)與非線性分析(右)結(jié)果比較
圖六 充填/保壓階段的體積收縮
簡化網(wǎng)格應(yīng)用
迭代過程中，非線性分析非常耗時且計算成本相當高；此外，用于流動分析的網(wǎng)格元素數(shù)量龐大、元素形狀也較大，與結(jié)構(gòu)分析的需求不同。
展開 Moldex3D模流分析之翹曲分析 Warp
翹曲分析 Warp
翹曲是影響產(chǎn)品質(zhì)量最明顯和最關(guān)鍵的現(xiàn)象之一，通過減少產(chǎn)品翹曲，提高成品率，從而降低公司成本。
Moldex3D Warp允許使用者對厚件和厚度變化幅度大的零件進行動態(tài)翹曲分析。藉由翹曲分析，使用者可以輕松驗證收縮效應(yīng)造成的產(chǎn)品變形率，并有效地識別翹曲原因。對于纖維填充材料而言，翹曲分析結(jié)合復合材料理論和纖維排向結(jié)果(使用Fiber模塊) 來預測非等向性收縮、殘余應(yīng)力和材料粘彈性對翹曲的影響。此外，可以通過FEA接口模塊接軌其他結(jié)構(gòu)性分析軟件，以執(zhí)行更真實的結(jié)構(gòu)分析。
功能
? 在實際成型之前預測最終產(chǎn)品形狀，并確定翹曲的根本原因。
? 可評估位移、體積收縮、密度、纖維排向（需Fiber模塊）、熱/流動引起的殘留應(yīng)力、區(qū)域收縮效應(yīng)、溫度差異效應(yīng)、平整度
? 考慮材料特性、流動/保壓/冷卻制程、模內(nèi)干涉(IMC)對翹曲的影響。
? 強化版翹曲分析功能是包含瞬時歷史效應(yīng)進行迭代計算，連結(jié)物理現(xiàn)象包括冷卻階段的收縮效應(yīng)與產(chǎn)品頂出后的自由形變、固化過程中的黏彈效應(yīng)、溫度的瞬時效應(yīng)，可更準確地對產(chǎn)品進行殘余應(yīng)力分析，得到更精確的翹曲結(jié)果。
? 薄殼產(chǎn)品的大變形也可使用非線性翹曲分析獲得更準確的模擬結(jié)果。
特色
塑件翹曲分析
? 計算從加工條件到環(huán)境條件的溫度或壓力改變時，導致材料收縮之最終塑件形狀
殘留應(yīng)力分析
? 塑件頂出后即收縮變形至一均衡形狀；此時，塑件內(nèi)部殘存的壓力稱為制程殘留應(yīng)力
? 計算成型周期時產(chǎn)生之殘留應(yīng)力，包含溫度效應(yīng)、壓力分布、纖維配向及幾何特征
模具干涉
? 在產(chǎn)品彈出之前，模具內(nèi)部已經(jīng)產(chǎn)生了翹曲變形。但由于剛性模具的限制而自由收縮和變形
? 使用模具干涉計算翹曲，可提高翹曲分析精度
展開 
Moldex3D模流分析之翹曲變形標簽
考慮模具干涉效應(yīng) (Consider in-mold Constraint Effect)：勾選此選項以考慮塑件頂出前在模具內(nèi)受到的收縮干涉，而翹曲分析后將會輸出額外的結(jié)果項顯示因為模具干涉效應(yīng)所導致的位移變形量。考慮模具干涉效應(yīng)的翹曲變形總量一般會比沒有考慮來的小。
求解器加速 (Solver Acceleration)：勾選此選項(默認)以啟用效率高的基材求解器做為計算工具。如果此選項被關(guān)閉，計算穩(wěn)定性會更好但也會耗費更多的計算資源與時間。
考慮流動殘留應(yīng)力在翹曲分析 (Consider flow induced residual stress in stress page analysis)：勾選此選項以考慮流動殘留應(yīng)力對翹曲變形的影響，翹曲分析將會讀取充填/保壓分析輸出的流動殘留應(yīng)力結(jié)果 (由VE模塊之計算參數(shù)啟用)。否則翹曲的計算將只考慮溫度變化導致的體積收縮。
輸出熱位移：勾選此項目來在翹取結(jié)果輸出熱位移項目，也就是計算純粹在頂出后才產(chǎn)生的變形量以評估冷卻過程的效用。
纖維強化材料選項 (Fiber-Reinforced Material Option)
Moldex3D可進步地分析纖維強化材料（由塑料和纖維復合而成）的翹曲變形。唯有所選材料包含纖維時，才能選擇翹曲(Warp) 標簽中的 纖維強化材料選項(Fiber-Reinforced Material Option)。
•計算考慮纖維配向效應(yīng) (Consider fiber orientation effect)
當流動(F/P)分析有計算纖維排向時，可以啟用此選項(如果材料含纖則為預設(shè))來考慮纖維配向?qū)?em>翹曲結(jié)果的影響。則翹曲分析讀取充填與保壓模擬的纖維排向結(jié)果，以計算受影響的機械性質(zhì)(模數(shù))并提供做翹曲分析的計算。
展開 原創(chuàng)：moldflow 3D CAE分析也能分離翹曲原因，注意點和具體操作見下。
3D 翹曲分析是否應(yīng)使用網(wǎng)格聚合和第二順序四面體單元控制，對于翹曲分析，這會導致一些小的差異，但可更快地生成結(jié)果。
3D變形分析要注意算法的設(shè)置，網(wǎng)格聚合選項在3D 翹曲分析的參數(shù)設(shè)置頁。對于矮胖形產(chǎn)品（寬厚比小于1：4）時選擇網(wǎng)格聚合以節(jié)省分析時間，對于薄壁產(chǎn)品則不適合選用網(wǎng)格聚合。
3D 翹曲分析的網(wǎng)格聚合
翹曲設(shè)置對話框 - 3D 翹曲高級選項
“3D 翹曲高級選項”對話框用于在未選擇啟用網(wǎng)格聚合的情況下指定 3D 翹曲分析的分析選項。選項包括：
小變形翹曲分析
如果希望正在設(shè)置的小變形可以輸出有關(guān)引起翹曲的最主要原因的信息，可使用此分析類型，它允許啟用“分離翹曲原因”選項。
將四面體單元升級為二階
該選項用于指定在 3D 翹曲中是否應(yīng)將由網(wǎng)格生成器創(chuàng)建的一階四節(jié)點四面體單元升級為二階十節(jié)點四面體單元。在零件的薄壁區(qū)域，二階單元可提高預測的精確性。
注：要訪問此對話框，請取消選中“工藝設(shè)置向?qū)А敝小?em>翹曲設(shè)置”頁面中的“使用網(wǎng)格聚合和二階四面體單元”復選框，然后單擊“高級選項”按鈕
展開 Moldex3D模流分析之反轉(zhuǎn)翹曲 解決翹曲
本項目中汽車零件─塑料鉤(圖一)在第一次試模時出現(xiàn)翹曲；即使調(diào)整了制程參數(shù)，翹曲問題仍然存在。斯洛伐克科技大學材料科學與技術(shù)學院(MTF STU)使用Moldex3D研究翹曲的起因，并尋找可行的解決方案。最后根據(jù)Moldex3D的翹曲分析結(jié)果，優(yōu)化模具設(shè)計，成功解決翹曲問題，避免不必要的重工。
圖一 本案例之塑料鉤
挑戰(zhàn)
必須控制并降低過大的翹曲量
須在短時間內(nèi)找到可行的解決方法
解決方案
MTF STU團隊根據(jù)Moldex3D翹曲分析，輔助功能制造者尋找最適的解決方案，以修改模座設(shè)計。
效益
達到尺寸規(guī)格要求
避免工具制造錯誤和重工所造成的成本浪費
縮短校正問題的流程
案例研究
肉厚產(chǎn)品的制造過程中，最大的難題是如何達到所需的尺寸精度。本案例目標為解決此塑料鉤的翹曲問題。該產(chǎn)品的尺寸誤差容忍度為± 1.5 mm，但原始設(shè)計在鉤子區(qū)域的翹曲卻達到1.86 mm(圖二)。
圖二 原始設(shè)計及容易產(chǎn)生翹曲位置
針對這類案例，一般程序是會先進行制程參數(shù)優(yōu)化；然而在多次修改制程參數(shù)后，翹曲結(jié)果仍未見改善。因此工具制造商尋求MTF STU的協(xié)助，藉由Moldex3D的數(shù)值分析技術(shù)來驗證可能的解決方案。
后續(xù)以Moldex3D進行以下研究計劃：
設(shè)計變更后的水路系統(tǒng)驗證
氣體輔助成型技術(shù)應(yīng)用的驗證
模具設(shè)計變更，以達到成型產(chǎn)品所需的幾何和尺寸精度
在此階段中，在模座加入數(shù)條冷卻水路及噴泉式水路(圖三、圖四)，并藉由Moldex3D評估水路系統(tǒng)的設(shè)計變更。然而這仍無法解決產(chǎn)品翹曲問題。Moldex3D冷卻分析結(jié)果顯示，原始的水路系統(tǒng)的冷卻效果已相當足夠，無須再添加額外的水路。
展開 Moldex3D模流分析之模擬不同鋪覆方向的翹曲
在產(chǎn)品的設(shè)計時間，會根據(jù)產(chǎn)品所需要的機械強度來設(shè)計鋪覆迭層的層數(shù)與順序；不同的強化材料鋪覆將會影響到樹脂轉(zhuǎn)注成型(RTM)制程中的流動與翹曲行為。
為了讓使用者可評估鋪覆方向?qū)τ诋a(chǎn)品翹曲的影響，Moldex3D R16 的RTM Warp功能支持產(chǎn)品翹曲分析。由于使用非等向性纖維布作為強化材料，因此建立模型的過程，不僅需要設(shè)定非等向性材料性質(zhì)，還需要根據(jù)迭層設(shè)計來設(shè)定迭層排向。Moldex3D RTM精靈支持迭層排向的指定與模型的建立，材料精靈則支持正交異性迭層材料的機械性質(zhì)設(shè)定，最后提供給翹曲分析求解器以及翹曲結(jié)果顯示。
使用RTM精靈分別設(shè)定兩組不同的迭層堆棧的方式：0°/0°/0°與0°/90°/0°，如圖一所示。建立模型階段設(shè)定材料的機械性質(zhì)(圖二)，接著進行流動分析，最后再進行翹曲分析，分析結(jié)果如圖三所示。
圖一 RTM精靈設(shè)定迭層的方向
圖二 設(shè)定樹脂與迭層的機械性質(zhì)
圖三 迭層方向?qū)τ?em>翹曲分析結(jié)果的影響
Moldex3D R16 RTM Warp支持了正交異向材料模型，可預測不同迭層鋪覆方向?qū)τ?em>翹曲結(jié)果的影響，提供使用者評估的工具，減少優(yōu)化生產(chǎn)條件時的試誤次數(shù)。
展開 Moldex3D模流分析之解決多材質(zhì)產(chǎn)品翹曲問題
透過CAE分析，生產(chǎn)者可以事前仿真產(chǎn)品質(zhì)量，然而如果只考慮了第二射的加工過程，可能會對產(chǎn)品質(zhì)量與設(shè)計優(yōu)化帶來不確定性。因為多次射出與多種不同材料的影響，嵌件在前一射的制程與結(jié)束時的狀態(tài)，也將會影響到第二射產(chǎn)品的翹曲行為。因此在CAE模擬中，將需要更進一步掌握前一射對產(chǎn)品翹曲的影響。
前一射材料性質(zhì)對第二射翹曲的影響
在翹曲行為中，材料的機械性質(zhì)與熱膨脹性質(zhì)是重要因素。在多材質(zhì)射出成型中，成品可能是由兩種以上材料所組成。若第二射的嵌件是纖維強化塑料所制成，則由于纖維排向的關(guān)系，嵌件的非等向性將會影響成品的翹曲變形。而嵌件是來自于前一射，因此前一射充填造成的纖維排向也會與第二射翹曲有密切關(guān)系 (圖一)。
圖一 纖維強化塑料的前一射作為第二射的嵌件
前一射加工制程對第二射翹曲的影響
由于前一射的模具設(shè)計與加工條件，來自于前一射的嵌件本身已帶有如溫度與應(yīng)力等內(nèi)部狀態(tài)，因此在第二射各組件相互作用下，嵌件的起始狀態(tài)勢必對完整產(chǎn)品熱傳與應(yīng)力平衡帶來變化。因此，如果要掌握最終成品的質(zhì)量，就必須連同前一射制造過程也一起考慮(如圖二)。
圖二 第二射嵌件承接前一射加工制程的狀態(tài)
為了在模流分析中完整考慮前一射的影響，Moldex3D提供了在第二射分析中連結(jié)前一射分析結(jié)果的功能(圖三)。在前一射分析模擬所得到的Filling/Packing/Cooling結(jié)果與纖維排向，皆可被第二射分析所使用，使用者即可得到更精確的翹曲分析結(jié)果。
圖三 在第二射分析中連結(jié)前一射分析結(jié)果
透過Moldex3D翹曲分析，將前一射的各種效應(yīng)與狀態(tài)引入第二射嵌件中，舉凡纖維排向、溫度與應(yīng)力狀態(tài)，將有助于使翹曲分析結(jié)果更貼近實際現(xiàn)象，讓用戶可以從中得到關(guān)鍵信息，達到成功優(yōu)化產(chǎn)品的目標。
展開 MOLDFLOW翻譯手冊（冷卻及翹曲分析）
冷卻及翹曲分析教程.part1.rar
冷卻及翹曲分析教程.part2.rar
Moldex3D模流分析之翹曲分析考慮溫度差異和收縮差異效應(yīng)
若能分析這兩種因子對塑件產(chǎn)品的影響，對于解決翹曲問題將會有很大的幫助。為了提升翹曲分析準確度，Moldex3D在翹曲分析新增這項分析功能，讓產(chǎn)品設(shè)計者能夠解析溫度差異效應(yīng)和收縮差異效應(yīng)的位移，更精準判斷造成翹曲的因素，提升開模成功率。以下將說明操作設(shè)定步驟：
步驟1：在計算參數(shù) (Computation Parameter) 設(shè)定窗口中，點選翹曲變形頁面，接著勾選考慮溫度差異效應(yīng)與區(qū)域收縮差異分析 (Consider differential temperature and shrinkage analysis)。
步驟2：分析完成后，在分析結(jié)果的翹曲變形(Warpage)項目中，將顯示考慮溫度差異效應(yīng)與區(qū)域收縮差異分析后的翹曲情形。
步驟3：以下圖齒輪的分析結(jié)果為例，總區(qū)域收縮差異效應(yīng)位移 (Total Differential Shrinkage Effect Displacement) 對于翹曲的影響，顯然大于總溫度差異效應(yīng)位移(Total Differential Temperature Effect Displacement) 的影響，因此可以判斷收縮差異效應(yīng)位移會是改善翹曲的首要考慮項目。
注1. 溫度差異效應(yīng)位移為計算厚度方向上的體積收縮率與平均體積收縮率之差異，此結(jié)果反應(yīng)出對象在厚度方向翹曲的趨勢。
注2. 收縮差異效應(yīng)位移為計算厚度方向上的平均體積收縮率分布，此結(jié)果反應(yīng)出對象收縮或膨脹的趨勢。
展開 
Moldex3D模流分析之粉末射出模擬改善氧化鋯人工牙根翹曲
圖二 原始設(shè)計中第一射(左)及第二射(右)之總翹曲位移分析結(jié)
圖三 優(yōu)化設(shè)計中第一射(左)及第二射(右)之總翹曲位移分析結(jié)果
圖四 原始設(shè)計中第一射(左)及第二射(右)之粉末濃度分析結(jié)果
圖五 優(yōu)化設(shè)計中第一射(左)及第二射(右)之粉末濃度分析結(jié)果
結(jié)果
高應(yīng)大團隊借助Moldex3D的模擬分析，成功在實際制造前改善尺寸位移差異、翹曲問題和粉末濃度(表一)。透過田口方法找出更佳制程參數(shù)后，第一射產(chǎn)品質(zhì)量提升了12.12%，第二射質(zhì)量提升59.3%。此外Moldex3D也讓用戶能夠在產(chǎn)品設(shè)計時間就能事先解決粉末濃度不均問題、改善產(chǎn)品質(zhì)量，并節(jié)省試模成本、縮短產(chǎn)品上市時間。
展開 Moldex3D模流分析之利用DOE模塊設(shè)定制程改善翹曲、線性收縮
由于翹曲和真圓度是兩個主要須克服的難題，因此將兩者設(shè)定為DOE中的質(zhì)量(目標)因子。DOE中的控制因子則選擇熔膠溫度、保壓壓力、冷卻時間和充填時間等四項會影響翹曲和真圓度的條件。接下來便開始規(guī)畫L9田口直交表。(注：田口實驗設(shè)計法假設(shè)各項因子之間并無顯著交互作用，但此假設(shè)未必符合實際狀況。本案例研究會選擇使用田口方法，是為了在較短的模擬時間內(nèi)找出各項因子和反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)性。)
表一為此案例中規(guī)畫的L9田口直交表。
表二為以L9田口直交表做出的9個項目制程設(shè)定。Moldex3D DOE接著根據(jù)用戶需求的規(guī)格，將節(jié)點之間的翹曲量和線性收縮調(diào)整到最小，以利測量真圓度。本文稍后會加以說明)進行數(shù)學運算，找出最優(yōu)化的項目(即項目10)。
翹曲 ( 總位移量 -mm)
圖二呈現(xiàn)的是以上九個項目的主要翹曲分析結(jié)果。
圖二 產(chǎn)品翹曲分析結(jié)果的主效應(yīng)圖
從圖二可看出，增加保壓壓力和冷卻時間，可減少翹曲量。若提高熔膠溫度，則會增加翹曲量。充填時間設(shè)定為 0.2 秒或 0.3 秒時，翹曲量比 0.1 秒略為輕微。 由此可得知，若要達到較小的翹曲量，最佳 的制程設(shè)定 應(yīng)為：熔膠溫度 225°C 、保壓壓力 15MPa 、冷卻時間 12 秒、充填時間 0.3 秒。
Plazology 接下來根據(jù)Moldex3D的分析結(jié)果，以統(tǒng)計軟件Minitab 17找出四項控制因子中，何者對產(chǎn)品翹曲的影響最大。 從圖三可看出，對翹曲量的影響最大的是冷卻時間(Rank 1)，其次依序是保壓壓力(Rank 2)、熔膠溫度(Rank 3)和充填時間(Rank 4)。
圖三 響應(yīng)統(tǒng)計表 ( 翹曲量 )
圖四是比較九個不同項目翹曲結(jié)果的分區(qū)圖，看起來項目 3 是其中翹曲程度最輕微的。
展開 Moldex3D模流分析之利用DOE模塊設(shè)定制程改善翹曲、線性收縮
由于翹曲和真圓度是兩個主要須克服的難題，因此將兩者設(shè)定為DOE中的質(zhì)量(目標)因子。DOE中的控制因子則選擇熔膠溫度、保壓壓力、冷卻時間和充填時間等四項會影響翹曲和真圓度的條件。接下來便開始規(guī)畫L9田口直交表。(注：田口實驗設(shè)計法假設(shè)各項因子之間并無顯著交互作用，但此假設(shè)未必符合實際狀況。本案例研究會選擇使用田口方法，是為了在較短的模擬時間內(nèi)找出各項因子和反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)性。)
表一為此案例中規(guī)畫的L9田口直交表。
表二為以L9田口直交表做出的9個項目制程設(shè)定。Moldex3D DOE接著根據(jù)用戶需求的規(guī)格，將節(jié)點之間的翹曲量和線性收縮調(diào)整到最小，以利測量真圓度。本文稍后會加以說明)進行數(shù)學運算，找出最優(yōu)化的項目(即項目10)。
翹曲(總位移量-mm)
圖二呈現(xiàn)的是以上九個項目的主要翹曲分析結(jié)果。
圖二 產(chǎn)品翹曲分析結(jié)果的主效應(yīng)圖
從圖二可看出，增加保壓壓力和冷卻時間，可減少翹曲量。若提高熔膠溫度，則會增加翹曲量。充填時間設(shè)定為0.2秒或0.3秒時，翹曲量比0.1秒略為輕微。由此可得知，若要達到較小的翹曲量，最佳的制程設(shè)定應(yīng)為：熔膠溫度225°C、保壓壓力15MPa、冷卻時間12秒、充填時間0.3秒。
Plazology 接下來根據(jù)Moldex3D的分析結(jié)果，以統(tǒng)計軟件Minitab 17找出四項控制因子中，何者對產(chǎn)品翹曲的影響最大。 從圖三可看出，對翹曲量的影響最大的是冷卻時間(Rank 1)，其次依序是保壓壓力(Rank 2)、熔膠溫度(Rank 3)和充填時間(Rank 4)。
圖三 響應(yīng)統(tǒng)計表(翹曲量)
圖四是比較九個不同項目翹曲結(jié)果的分區(qū)圖，看起來項目3是其中翹曲程度最輕微的。
展開 Moldex3D模流分析之翹曲預測要精準 材料黏彈性很重要
接著進行動態(tài)機械熱分析(DMA)，利用Prony級數(shù)來擬合并產(chǎn)生黏彈性模型的校正主曲線。用于此測試的組件為一射出成型的肋條箱，并以ATOS Triple Scan III設(shè)備來進行3D掃描，驗證仿真結(jié)果。
模擬中以Moldex3D BLM網(wǎng)格來準備模型，冷澆道和冷卻水路皆依照實體來建造。同時在模型中放置21個量測節(jié)點，以驗證Z方向翹曲量值(圖一)。
圖一 測試組件的仿真模型
再來須以Moldex3D標準翹曲模塊來進行瞬時分析(Ct-F-P-Ct-W)，并用進階翹曲求解器來預測變形行為。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(chǎn)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(jié)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(xiàn)象，原因是非等向性材料特性，使得流動產(chǎn)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(jié)果
結(jié)果
透過此研究，證實在模擬中考慮材料的黏彈性，是至關(guān)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(jié)果準確性。
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