快速熱循環(huán)成型的案例
利用sherlock進行快速熱循環(huán)疲勞評估
具體的計算過程如下：
首先根據(jù)結構尺寸和材料參數(shù)計算得到載荷F：
再根據(jù)溫度變化范圍得到應變變化范圍：
然后計算應變能：
最后由應變能計算循環(huán)壽命：
在此計算過程中，需要輸入的結構和材料參數(shù)既可以手動輸入，也可以通過sherlock直接讀取ECAD文件獲取。
分析流程
分析模型直接從ECAD文檔讀取，包含多個odb文件，sherlock只需要直接讀取打包好的tgz格式文件即可。
圖 1 讀取tgz文件得到的部件列表
在Sherlock中直接定義熱環(huán)境，如下圖：
圖 2 熱環(huán)境定義
定義好熱環(huán)境之后，就可以直接進行焊點熱疲勞的分析了。如下設置焊點的材料（可以在材料庫直接選擇，也可以自定義）及熱循環(huán)事件，點擊運行即可。如下圖：
圖 3 焊點熱疲勞求解設置
點擊運行后，幾秒鐘，就可以得到計算結果。雙擊結果查看：
圖 4 焊點疲勞計算結果
從計算結果可以看到，焊點的個數(shù)、類型等等，以及循環(huán)一次產(chǎn)生的損傷及失效的循環(huán)次數(shù)。對于當前計算，焊點循環(huán)一次的損傷是0.0014，也就是熱循環(huán)711次之后，焊點就會失效。
結論
從以上計算分析發(fā)現(xiàn)，Sherlock在計算焊點疲勞時，采用了經(jīng)驗公式，計算速度極快。因此，應用Sherlock，可以快速根據(jù)計算結果進行設計方案的調(diào)整，并即刻驗證改進效果。這樣可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)的時間，同時提升產(chǎn)品的可靠性。
展開 電動汽車快速充電循環(huán)下鋰離子軟包電池的優(yōu)化冷卻和熱分析
在低于此范圍的溫度下，電解質(zhì)中的離子電導率會顯著降低，從而導致功率輸出降低、鋰電鍍和隨后的電池退化，而在更高的溫度下，加速的放熱反應會導致電池材料腐蝕、整體電池退化，并在 80°C 以上的溫度下導致熱失控。除了將溫度保持在一個狹窄的工作范圍內(nèi)，保持電池單元或模塊內(nèi)的最大溫差較低也很重要；<5°C 的值是電池內(nèi)推薦的最大溫差。
目前，大多數(shù)關于電池冷卻設計和優(yōu)化的研究工作都集中在圓柱形和棱柱形電池上。最近，袋形電池因其比圓柱形電池更高的能量密度而受到關注。目前，已經(jīng)提出了各種用于冷卻鋰離子電池的熱管理系統(tǒng)：空氣冷卻、間接液體冷卻、直接液體或浸沒冷卻、使用相變材料、熱管以及涉及兩種或多種這些方法組合的混合方法進行被動冷卻。然而，就電動汽車的商業(yè)應用而言，只有風冷和液冷已大規(guī)模實施，其他還處于研究階段。由于其高熱容量，液體冷卻仍然是迄今為止最有效和研究最多的系統(tǒng)；因此，當前的研究趨勢是尋找改進液冷板設計的方法，以實現(xiàn)更好、更具成本效益的熱控制。
02
成果掠影
近期，路易斯維爾大學機械工程系Sam Park教授團隊提出了一種電動汽車快速充電循環(huán)下鋰離子軟包電池的優(yōu)化冷卻和熱分析方法。本研究使用多域建模方法對采用 1P4S 配置（1 個并聯(lián)和 4 個串聯(lián)電池）的商用 65 Ah 軟包電池進行熱分析。該研究旨在分析四種不同冷卻配置的熱行為，即具有環(huán)境冷卻的單電池、具有環(huán)境冷卻的 1P4S、僅具有底部液體冷卻的 1P4S 和具有兩側液體冷卻的 1P4S。
展開 ACMT年度新書《數(shù)智鉗工》重磅發(fā)布！另有兩大技術經(jīng)典書籍同步在售
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展開 Moldex3D模流分析之快速設定不同成型階段的接口熱傳阻力
為了簡化冷卻分析，我們往往會假設完美接觸，也就是假設相鄰的物體之間沒有熱傳阻力。然而從微觀角度來看，實際的物體之間必然存在間隙而形成熱傳阻力。此外，高分子材料與模具單元接觸的情況可能隨著成型過程不斷改變且十分復雜。
有鑒于此，Moldex3D Studio提供熱傳系數(shù)(HTC)邊界條件(BC)設定工具，協(xié)助用戶考慮接口的熱傳阻力。Moldex3D熱傳系數(shù)精靈提供友善且方便的流程，幫助用戶輕松設定各種材料、接觸壓力、粗糙度或是間隙大小的接口熱傳系數(shù)。同時使用者也可以根據(jù)分析需求，獨立設定不同成型階段的熱傳系數(shù)。
步驟 1：開始
準備一個分析模型，生成實體網(wǎng)格后執(zhí)行最終檢察，或是匯入一個實體網(wǎng)格文件(MFE)。點擊邊界條件頁簽中的熱傳系數(shù)圖標，喚起設定精靈，并指定邊界條件數(shù)據(jù)名稱。
備注：eDesign網(wǎng)格模型不支持熱傳系數(shù)邊界條件。
步驟 2：指定熱傳系數(shù)邊界條件位置
選取網(wǎng)格模型的表面元素，指定熱傳系數(shù)邊界條件作用的位置。使用復數(shù)選取功能(按住Shift鍵)和擴散選取功能，可更有效率的指定邊界條件作用的表面元素。選取模式在建立新的邊界條件時預設為啟用，使用者可以點擊選取圖標關閉或再次啟用選取模式。
備注：點擊選取旁邊的設定(齒輪圖標)，可以控制擴散選取的參數(shù)。
備注：建立快速冷卻網(wǎng)格時，熱傳系數(shù)邊界條件只會作用在產(chǎn)品和嵌件之間的表面。
步驟 3：設定熱傳系數(shù)量值
在熱傳系數(shù)設定中，模內(nèi)、脫模、退火三個成型階段的設定分別支持不同類型的分析程序。勾選需要的階段啟用并設定合適的熱傳系數(shù)，以調(diào)整選取表面網(wǎng)格的熱傳阻力。取消勾選的階段，根據(jù)接口的種類和對應的分析程序，會使用原本的默認值。
備注：熱傳系數(shù)邊界條件不支持標準版翹曲分析。
展開 
Moldflow概述
澆注系統(tǒng)仿真
對冷、熱流道系統(tǒng)和澆口配置進行建模和優(yōu)化。改善零件外觀，最大限度地減少零件翹曲并縮短成型周期。
澆口位置
同時確定多達10個澆口位置。在確定澆口位置時，最大限度地降低注塑壓力并排除特定區(qū)域。
流道設計向?qū)?根據(jù)流道布局所輸入的部件（包括唧嘴、流道和澆口）尺寸和類型快速創(chuàng)建澆注系統(tǒng)。
平衡流道
平衡單型腔模具、多型腔模具和家族制品模具（family mold）布局中的流道系統(tǒng)，以便所有零件能夠同時被充填，降低應力水平和材料耗費。
熱流道系統(tǒng)
創(chuàng)建熱流道系統(tǒng)部件模型并設置順序閥澆口，以便消除熔接線并控制保壓。
模具冷卻仿真
改進冷卻系統(tǒng)的效率，最大限度地減少零件翹曲，獲得光滑的制品外觀，并縮短成型周期。
冷卻部件建模
分析模具冷卻系統(tǒng)的效率。構建冷卻回路、隔水板、噴水管、模具鑲件以及模架的模型。
冷卻系統(tǒng)分析
優(yōu)化模具和冷卻回路設計，實現(xiàn)零件均勻冷卻，最大限度地縮短成型周期，減少零件翹曲，并降低制造成本。
快速熱循環(huán)成型（急冷急熱成型）
設置模具表面溫度變化曲線，在填充階段維持較高模溫以使產(chǎn)品表面光滑，在保壓和冷卻階段降低模具溫度以冷卻零件，縮短周期。
收縮和翹曲仿真
評估塑料零件和注塑模具設計，以便控制收縮和翹曲。
收縮
根據(jù)工藝參數(shù)和材料的具體等級數(shù)據(jù)預測零件的收縮，以滿足零件公差。
翹曲
預測零件的翹曲。找出可能發(fā)生翹曲的部位，優(yōu)化零件和模具設計、材料選擇和工藝參數(shù)，以幫助控制零件的變形。
型芯偏移控制
通過確定理想的工藝條件如注塑壓力、保壓曲線和澆口位置等，最大限度地減少模具型芯的移動。
纖維取向
控制塑料中的纖維取向，以便減少注塑零件的收縮和翹曲。
CAE數(shù)據(jù)交換
與機械仿真軟件進行數(shù)據(jù)交換所使用的工具，驗證和優(yōu)化塑料零件的設計。
展開 