殘留應力分析的案例
干貨分享|透明塑膠光學產品的殘留應力定性分析
透明塑膠光學產品的殘留應力定性分析
■型創科技 / 劉文斌 技術總監
前言
當塑膠成品在應用上發生破裂或破壞時，就材料力學的觀點而言，即表示該塑膠件在破壞區域上，其所承受之應力數值總合超過了材料本身的物性強度數值。因此要解決成品在使用上的破壞或破裂問題，就必須要從增加材料物性強度或減少成品應力值來著手。塑膠制品承受的應力作用通常可依應力來源區分為「外部應力」及「內部應力」兩種，「外部應力」是成品在使用時所遭受之外力作用，此部分將視產品應用場合而定（例如塑件使用上遭受碰撞、荷重、嵌合等），通常是無法控制其程度，一般產品設計者會依照常態之外部應力值，乘上一安全系數值來設計產品的結構強度。而內部應力通常是成品在加工成型過程中所產生而留存在塑件成品內部（稱為塑件的殘留應力或成型應力）。所以要有效解決塑膠成品的破壞問題，唯有降低應力作用或提高材料強度兩種方法。
然而對于塑膠成型加工業者而言，如何使用較適當之加工條件，來防止材料強度降低及避免在加工時產生過大殘留內部應力則是現場加工人員最重要的議題。殘留應力就是指在塑膠成型過程中，因加工條件造成分子結構不是處在其最低能量的最穩定狀態下，分子鏈可能是受到流動定向影響或是受到周圍分子鏈之冷卻拘束，而呈現不穩定之高能態狀況。所以一旦有外界能量再度給予此受應力作用的分子鏈具備有足夠的動能，則此分子將極易釋放出應力而達到其最穩定的最低能階組態。塑膠成品中的殘留應力通常難以透過肉眼進行觀察，往往是在進行成品后加工制程時發生了問題或是在使用時產生了破壞，才會被發現，所以塑膠加工成型業者如何在成型階段或是在加工生產在線，藉由成品之觀測來迅速獲得殘留應力的分布信息，是目前加工上相當重要的技術。
展開 Moldex3D模流分析之應力分析模組
應力分析簡介
應力分析是CAE應用中最重要的模擬分析之一。材料與結構中的應力與應變是在一些邊界條件（Boundary Condition, B.C.）下計算，例如：力、負載及位移。使用應力分析，可了解在一定的外力如溫度或位移等情況下，產品機械行為如變形或強度等，將如何變化。塑料產品的機械行為不僅取決于材料的機械性質，也大幅受到制造過程的影響。在射出成型塑件中，因射出過程而產生的一些現象或缺陷，應在后續的應力分析中加以考慮與估算。這些現象或缺陷包含所謂的流動殘留應力（例如：纖維配向效果、分子配向效果等）、熱殘留應力、縫合線、翹曲等等。塑料產品的應力分析若不考慮制程引發的因素，將無法產生正確的分析結果。
Moldex3D提供Moldex3D應力分析模塊，能考慮與計算上述由制程引發之因素，也提供型芯偏移與模座變形分析，能模擬塑件嵌件（或模具嵌件）與模座組件在充填時因壓力不平衡所造成的偏移。由于同時考慮型芯偏移、模穴與模座網格的變形結果，因此能準確預測在成型制程中嵌件的偏移問題，更全面評估具塑件嵌件的模型充填條件設定。這些分析結果能決定最佳澆口位置與射壓，以減少模仁的移動并強化型芯偏移的控制。當應力與變形的分析結果是在不同的成型條件下，模座組件將會列入考慮之中，進而能改善模具結構以減少變形程度。
Moldex3D應力分析模塊功能導覽
Moldex3D應力分析模塊能讓用戶在射出成型分析之前或之后立即執行線性應力分析。應力分析不需要其他分析結果即可執行。然而，如果有其他分析結果，一些數據如流動殘留應力等能在應力分析中被考慮為初始內應力。Moldex3D應力分析模塊提供三種穩態邊界條件的類型：力、壓力及位移。
針對型芯偏移，Moldex3D能讓使用者快速且準確分析不同組件的交互行為，進而優化產品設計。
展開 透明塑膠光學產品的殘留應力定性分析
圖3：射出成品厚度方向應力分布狀況
殘留應力的影響
塑料成型過程所產生的殘留應力，除了會影響成品在使用上的強度外，尤其在某些二次后加工制程上（例如噴涂、電鍍等）都會容易造成產品不良現象發生。殘留應力對塑料成品的影響常見的有下列幾種：首先是成品的外觀尺寸變形及翹曲問題，由于剪切流動造成分子鏈的排向或是由于成品幾何造成流動的定向效果，在成品脫模時容易因應力松弛而造成尺寸發生變形，另外由于成品尺寸的不對稱性或在成品厚度方向冷卻收縮的不平衡性，所形成的熱應力都將造成成品在脫模后發生翹曲變形現象。此現象對于尺寸精密度有要求或有組裝搭接嵌扣性需求之塑膠射出成品，將會有尺寸配合度的問題發生。再則塑料件在使用上比例最高的破壞型式，當屬環境應力破壞 (Environment Stress Cracking,ESC) ──例如太陽 UV 光照射破壞、老化破壞、氣候性干濕冷熱循環破壞等等，對此塑料殘留應力也會造成環境應力破壞的加速。其他像塑膠件的蠕變性破壞、疲勞性破壞等，都會因為殘留應力存在而加速加快其破壞產生。
另外，塑膠件在成型過程中所產生的殘留應力，容易因為獲得外界能量或驅動力（例如受熱、照光、吸濕等）來誘發應力松弛效果，所以在塑料成型業中最常用來消除塑料內部殘留應力之方法，即是退火（或回火、annealing），將塑膠成品放入烘箱中或給予所需熱量，使定向分子鏈獲得能量而能再次重新調整分子鏈組態或相互重排以達到最低能量之穩定結構，而應力松弛的驅動力除了熱能外，如機械能、光能、化學能（溶劑作用）都可以達到同樣效果，然而在應力松弛的同時，也要考慮成品尺寸變形之嚴重性。一般殘留內部應力常常會導致成品在使用上或二次加工上發生問題，例如表面接著、表面電鍍或表面涂裝等工法，都會因為成品表面高度分子定向的高應力情況，而產生接口的不兼容性。
展開 Moldex3D模流分析之東莞理工學院利用Moldex3D異型水路降低透鏡殘留應力
圖二 原始水路系統的溫度分布
圖三 原始水路系統的殘留應力
研究團隊采用3D打印的異型冷卻水路來優化冷卻效果，共開發了兩種不同的異型水路，如圖四(a)、(b)。圖四(a)中的設計用異型水路代替了擋板；圖四(b)的設計則是在縫合線附近增加了一個冷卻水路。
圖四 異型水路設計
與原始設計相較，優化設計冷卻后溫度較低，分布也較均勻(圖五)。 預估冷卻時間會由15秒縮短至13秒，共縮短13%。異型水路(圖六)同時也改善了產品的殘留應力，達到更好的光學效能。
圖五 采異型水路設計后的溫度分布
圖六 采用異型水路設計后的殘留應力
研究進一步使用偏光鏡進行實際成型實驗，以確定產品的光學特性，結果如圖七所示。光彈條紋僅出現在流道和澆口處，代表菲涅爾透鏡具有良好的光學質量，也驗證了Moldex3D模擬結果的可行性。
圖七 以偏光鏡進行實際成型實驗，確定產品的光學特性
結果
東莞理工學院透過Moldex3D分析，優化異型水路的冷卻設計，解決了積熱問題，將冷卻時間從15秒縮短到13秒。同時也改善了產品的殘留應力和折射率，獲得更佳的光學質量。
展開 
Moldex3D模流分析之優化異型水路降低LED透鏡殘留應力
異型水路(圖六)同時也改善了產品的殘留應力，達到更好的光學效能。
圖五 采異型水路設計后的溫度分布
圖六 采用異型水路設計后的殘留應力
研究進一步使用偏光鏡進行實際成型實驗，以確定產品的光學特性，結果如圖七所示。光彈條紋僅出現在流道和澆口處，代表菲涅爾透鏡具有良好的光學質量，也驗證了Moldex3D模擬結果的可行性。
圖七 以偏光鏡進行實際成型實驗，確定產品的光學特性
結果
東莞理工學院透過Moldex3D分析，優化異型水路的冷卻設計，解決了積熱問題，將冷卻時間從15秒縮短到13秒。同時也改善了產品的殘留應力和折射率，獲得更佳的光學質量。
展開 殘留應力之成因與問題解析
■全鏈管理 / 蔡穎玫 博士
什么是射出成型殘留應力
什么是殘留應力？它的表象是什么？以看得見的部分可分為透明與不透明產品，不透明塑件的殘留應力表現在產品表面，常見為澆口附近的應力痕，以及肉厚變化差異較大部位的光澤不均紋路。
若為透明產品則可以利用儀器觀測產品內部的殘留應力，應力偏光儀可以快速定性地觀察到部件中殘留應力嚴重的部位，依循應力光學定律(Stress-Optic law)，觀測到的光彈條紋越密集，則材料內部儲存的應力越大。
殘留應力會造成塑件的雙折射率現象，導致不同方向的折射率差異，會影響光學塑件的成像與聚焦能力，尤其是高要求的精密光學產品，很小的雙折射率也會造成光學特性與功能的極大誤差。
除了表面質量，殘留應力也會以另一種形式顯現，有的時候可能產品脫模時沒有明顯的變形現象，但過了一段時間后，成型過程加諸于塑料的應力隨時間或高溫環境下逐漸釋放，因而造成翹曲變形、尺寸偏移、甚至破裂等問題。
對于需要進行噴涂、電鍍等表面處理的塑件，其表面未必可以觀察到殘留應力的存在，但是在噴涂溶劑的作用下，會造成應力區部位加速裂化。
塑件在電鍍程序*中，表面的殘留應力會導致預處理步驟的粗化程度不足，降低鍍層附著能力，當固定部位出現化學鍍層沉積不全造成起皮現象，就是殘留應力的關系。
*塑料電鍍基本流程：清潔→預處理→導電涂層（化學鍍層）→金屬電鍍→鍍層處理
殘留應力成因
我們知道殘留應力對塑件質量的影響，有時候看得到有時候又看不到，頗為惱人。常說知己知彼，我們必須要知道殘留應力的成因，才能有效避免，因此必須要知道塑料的本質，也就是塑料是由無數條高分子鏈組成，彼此糾結。塑料高分子類似一條很長的彈簧，在不受外力作用下，會蜷曲成一定大小的球形狀態，也就是能量最低、最穩定的結構。
展開 成型條件對殘留應力的影響──流動篇
■ 全鏈管理 / 蔡穎玫 博士
前言
殘留應力為「溫度」、「壓力」及「充填時流場的速度變化」等成型條件對塑膠高分子鏈形態的綜合影響結果，本篇文章我們就來討論在產品與模具設計都沒有變動下，成型條件──「流動」對殘留應力的作用。
首先，我們先理解射出程序包含充填及保壓動作，兩階段目的不同，對分子鏈的影響也不同：
充填：極短時間內對塑料高速擠壓，高剪切率作用下分子鏈排向程度高；
保壓：塑料幾乎充滿模穴的條件下持續填料，剪切率極低但高壓作用于分子鏈而提升排向程度與被壓縮程度。
流動對殘留應力的影響
為了更具體地觀察高分子鏈在充填流場中的變化，讓我們對模穴內的厚度方向做一剖面，可以看到熔膠在厚度中心有最快的流動速度，其波前就像噴泉般地流動，越靠近模壁流動速度越慢，并在塑件表面也就是模壁處形成不流動的固化層。
探究厚度方向塑料流動速度差異的原因，是因為塑膠導熱效果極差（約為金屬的1/1000），當模具金屬及冷卻水管的熱傳作用已把壁面處熔膠的熱量帶走，但模穴內仍保有相當高的溫度，由剖面的溫度分布可看到，模壁處塑料處于固化溫度，越往內部溫度逐漸爬升，到達固化層厚度時溫度最高，再往中心的塑料溫度會稍降，但仍維持高溫以持續完成充填保壓程序。
在固化層厚度部位出現最高溫的原因，是因為此為塑料固態與流動態的界面，界面一端為靜止狀態，但另一端仍保有移動性，兩者速度差極大，兩相接觸時摩擦生熱貢獻出高溫分布于此，充填速度越快此摩擦升溫的程度越高。正因為界面兩端的速度差異極大，此處也正是厚度方向上最大剪切率發生的部位，此處升溫現象因而稱作shear heating。
圖1：射出成型塑膠高分子鏈定向現象分析
說明完了速度與溫度的分布，接下來更能理解充填流場對高分子鏈排向的影響。
展開 成型條件對殘留應力的影響──溫度及壓力篇
■全鏈管理 / 蔡穎玫 博士
溫度及壓力對殘留應力的影響
在討論完流動對殘留應力的影響后，接著我們分別來看溫度與壓力對殘留應的效應。首先是塑料溫度，在射出成型系統中有三種機制可以對塑料加溫：
射出機料管加熱器；
射出螺桿旋轉摩擦剪切熱；
塑料充填流動時的剪切熱。
溫度提升可以增加高分子鏈的運動能力，也就是增加松弛行為，因此高料溫殘留應力會較低。料溫對三個區域的影響如下：
高料溫
定向固化層A區厚度減少；
定向高剪切層B區的高分子定向程度降低；
非定向核心層C區厚度增加。
低料溫
定向固化層A區厚度增加；
定向高剪切層B區的高分子定向程度增加；
非定向核心層C區厚度減少。
而壓力對殘留應力的影響會以保壓作用為主，由于持續對模穴補充更多塑料，壓力壓縮使得高分子彼此更靠近，分子鏈之間的空間更小，所以會造成：
澆口與澆口附近產生另一次高分子鏈定向行為；
澆口附近的高分子定向情形，容易造成該區沿流動方向龜裂(crack)；
若保壓速率慢，且澆口小，則定向的高分子鏈被固化的程度會增加。
若高分子鏈之間沒有應力狀態存在（彼此的距離沒有過近或過遠），則它們彼此之間就保持著最適當的距離（能量最低的狀態）。否則會有兩種應力現象：
內部拉伸應力(internal tensile stress)：高分子鏈之間的距離比最適當距離遠時，塑件內部產生拉伸應力。
內部壓縮應力(internal compressive stress)：高分子鏈之間的距離比最適當距離近時，塑件內部產生壓縮應力。
展開 成型條件對殘留應力的影響──條件設定要點篇
? 射出壓力：高射出壓力在充填過程對塑膠會產生較大的剪切作用，因而導致較高程度的分子鏈排向及應力，因此射出壓力不宜過高；
? 保壓壓力：保壓階段熔膠溫度降低時，其黏度瞬間拉高，此時若施加高保壓將強迫分子鏈排向，造成澆口附近出現嚴重的排向應力，因此保壓壓力對殘留應力的影響大于射出壓力。
圖1：塑膠高分子鏈排向與充填速率關系
除壓力大小，保壓時間長短也需一并考慮，時間拉長會增強熔膠的剪切作用，更多具有排向應力的分子鏈結構會被凍結，導致較大的彈性變形，所以塑件的殘留應力會隨保壓時間延長和補料量增加而顯著增大。
由于保壓階段模穴內部已近乎充滿塑膠，應控制射出壓力并適當調整保壓壓力與保壓時間，使開模時模內的殘留壓力接近于大氣壓力，以避免產生更大的脫模殘留應力。
充填與保壓參數設定考量
? 充填速度：依充填部位分為多段設定，其中為消除澆口噴流痕考量，第二段通過澆口時將射速放慢，待熔膠進入澆口后再提速充飽部品；而末兩段射速緩降，是為了防止毛邊與穩定切換保壓前的射出壓力；
? 保壓壓力：一般設定兩段保壓，分別考量尺寸精度與應力消除；然而若第一段設定值與V/P切換瞬間的壓力差異過大時，有可能產生縮水或毛邊現象。
圖2：充填速度與保壓壓力設定參考
結果與討論
總的來說，塑件殘留應力是受到射出成型條件的綜合影響，其中溫度的作用較大：
? 模溫對殘留應力影響較大，較高模溫殘留應力較低；
? 料溫對殘留應力影響較小。
塑膠加工特性也會影響殘留應力大小：
? 熱傳系數較高或熱傳導性較佳，則殘留應力較小；
? 熱膨脹系數或彈性模數較高，則殘留應力較小。
展開 Moldex3D模流分析之Stress boundary condition
在應力類型下，能夠設置的計算參數有四類：應力邊界條件 (Stress boundary condition, Solver parameters)，重力（Gravitational force）, 流動導致殘留應力分析（Consider flow-induced residual stress in stress analysis, 在縫合線強度考慮縫合角的影響（Consider welding angle effect for weld line strength）, 考慮纖維配向影響（Consider fiber orientation effect）。
在選項 (Options) 中的應力邊界條件 (Stress boundary condition) 點擊編輯 (Edit)，Moldex3D Designer 將立即啟動。在Moldex3D Studio中設定邊界條件。
在負載與邊界條件 (Loads and B.C.) 欄旁有四個圖示，分別代表在作用力上設定節點 (Set nodes on which the force is applied)、在作用壓力上設定面 (Set face on which the pressure is applied)、在作用位移上設定節點 (Set nodes on which the displacement is applied)、刪除現有的邊界條件 (Delete existing B.C.)。在設定邊界條件之后，點擊返回 Moldex3D Studio主頁。
Moldex3D Studio將儲存邊界條件的數據并自動關閉。在Studio 主頁目錄中雙點擊分析 (Analysis)以執行應力分析，選擇應力分析 (Stress－S) 或在分析順序中加入應力分析。
展開 Moldex3D模流分析之VE分析
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模流分析之非等向性收縮
翹曲分析 Warp
翹曲是影響產品質量最明顯和最關鍵的現象之一，通過減少產品翹曲，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翹曲分析。藉由翹曲分析，使用者可以輕松驗證收縮效應造成的產品變形率，并有效地識別翹曲原因。對于纖維填充材料而言，翹曲分析結合復合材料理論和纖維排向結果(使用Fiber模塊) 來預測非等向性收縮、殘余應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構性分析軟件，以執行更真實的結構分析。
功能
? 在實際成型之前預測最終產品形狀，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/流動引起的殘留應力、區域收縮效應、溫度差異效應、平整度
? 考慮材料特性、流動/保壓/冷卻制程、模內干涉(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進行迭代計算，連結物理現象包括冷卻階段的收縮效應與產品頂出后的自由形變、固化過程中的黏彈效應、溫度的瞬時效應，可更準確地對產品進行殘余應力分析，得到更精確的翹曲結果。
? 薄殼產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果。
特色
塑件翹曲分析
? 計算從加工條件到環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
殘留應力分析
? 塑件頂出后即收縮變形至一均衡形狀；此時，塑件內部殘存的壓力稱為制程殘留應力
? 計算成型周期時產生之殘留應力，包含溫度效應、壓力分布、纖維配向及幾何特征
模具干涉
? 在產品彈出之前，模具內部已經產生了翹曲變形。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模流分析之黏彈、光學標簽
黏彈/光學頁簽 (VE and Optics Tab)
黏彈/光學計算參數適用于光學分析，包含殘留應力分析、雙折射與光程差等。
殘留應力選項 (Residual Stress Options)
請勾選 [殘留應力項] (Residual stress options) 中的方塊，來計算充填/保壓或冷卻階段產生的流動殘留應力。
光學性質預測 (Estimate Optics Properties)
必須勾選 [光學性質預測](Estimate optics properties) 復選框，才能執行光學分析。 在 [Direction of propagation]欄中，至少新增一組數據，以指定觀測方向。單擊 [新增] (Add) 并輸入坐標。或在 Moldex3D [項目] (Project) 窗口中調整想要的方向，然后單擊 [目前視角方向] (Set to current) 檢視。
注意：唯有選擇其中一個殘留應力選項，才能選擇 [光學性質預測](Estimate optics properties) 的功能。
分析光學的計算參數設定
輸出至光學軟件 (Output to Optical Software)
必須勾選 [輸出至光學軟件] (Output to optical software) 復選框，才能傳送射出后的分析結果至光學軟件。單擊 細節…(Detail…)，會顯示 [光學輸出接口功能] (Optics Interfacing Function Option) 對話框。Moldex3D 可將變形的形狀與折射率分布轉換為光學軟件。請勾選想轉換微光學軟件的項目。
轉換變形形狀的方式有兩種：一種是「直接轉換成 Zernike 多項式」。
展開 Moldex3D模流分析之翹曲分析 Warp
翹曲分析 Warp
翹曲是影響產品質量最明顯和最關鍵的現象之一，通過減少產品翹曲，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翹曲分析。藉由翹曲分析，使用者可以輕松驗證收縮效應造成的產品變形率，并有效地識別翹曲原因。對于纖維填充材料而言，翹曲分析結合復合材料理論和纖維排向結果(使用Fiber模塊) 來預測非等向性收縮、殘余應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構性分析軟件，以執行更真實的結構分析。
功能
? 在實際成型之前預測最終產品形狀，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/流動引起的殘留應力、區域收縮效應、溫度差異效應、平整度
? 考慮材料特性、流動/保壓/冷卻制程、模內干涉(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進行迭代計算，連結物理現象包括冷卻階段的收縮效應與產品頂出后的自由形變、固化過程中的黏彈效應、溫度的瞬時效應，可更準確地對產品進行殘余應力分析，得到更精確的翹曲結果。
? 薄殼產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果。
特色
塑件翹曲分析
? 計算從加工條件到環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
殘留應力分析
? 塑件頂出后即收縮變形至一均衡形狀；此時，塑件內部殘存的壓力稱為制程殘留應力
? 計算成型周期時產生之殘留應力，包含溫度效應、壓力分布、纖維配向及幾何特征
模具干涉
? 在產品彈出之前，模具內部已經產生了翹曲變形。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。
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