3-塑料成型过程模拟分析-网格划分

塑料成型过程模拟分析塑料成型过程模拟分析主讲人：陈安伏邮 箱：anfuchen126.com手 机：135-6019-5376Material Forming and Control Engineering 2主 要 内 容模型导入网格诊断及修复0103网格划分02Material Forming and Control Engineering 3Moldflow通过“工程项目”来操作，管理分析方案和报告，系统自动地把与方案和报告相关的所有信息放在指定的工作路径下，只需要在项目管理区中进行各种操作。模型导入启动软件-Autodesk Simulation Moldflow Synergy 2015新建工程-导入4SolidWorks文件 SLDPRT格式另存为STL、IGS和STP格式亦可模型导入5新建工程-导入-选择网格类型选择双层面模型导入6模型导入7应用Moldflow2015进行模型分析之前，必须创建网格模型，即创建有限元模型。网格是由很多单元组成的，每个单元之间是通过节点来连接的，用节点参数表征单元的特性，由单元表征模型的特性，网格Moldflow2015分析的基础。网格（mesh）简单来说，有限元方法就是利用假想的线（或面）将连续介质的内部和边界分割成有限大小的，有限数目的，离散的单元来研究。这样，就把原来一个连续简化成有限个单元的体系，从而得到真实的结构的近似模型，最终的数值计算就是在这个离散化的模型上进行的。直观上，物体被划分成“网格”状，在Moldflow中我们就将这些单元成为网格（mesh）。8中性面网格是Moldflow采用得最早的网格类型。它是由三节点三角形组成的，其原理是将三维几何模型简化为中间面的几何模型，对中间面进行网格划分，即网格创建在模型壁厚的中间处，形成单层网格来代表整个模型的网格，也就是平面流动来仿真三维实体流动。网格类型在Moldflow中，划分成网格主要有三种类型：中性面网格（Midplane），双层面网格（Fusion）和三维网格（3D）MidplaneFusion3D9双层面网格是进行双层面模型分析的基础，是由三节点三角形单元组成，其原理是将三维几何模型简化为只有上下表面的几何模型，对两个表面进行网格划分，即网格创建在模型的上下表面，形成双层面网格来代表整个模型的网格。（取中性层较难）网格类型三维实体网格是三维流动+保压分析的基础，是由四节点的三角形形状的实心四面体单元组成的，其原理是三维几何模型，用四面体对模型进行网格划分，来进行真实三维模拟分析，主要用于厚壁塑件和厚度变化比较大的塑件，利用三维模型可更为精确地进行三维流动仿真。10网格选择原则：网格的密度或粗糙度、网格单元的纵横比都会影响分析的结果。理想上，网格的三角形单元必须是等边三角形。要尽量避免长而细的单元，因为在流动分析时，可能会导致流动压力、温度和速度的急剧变化。太大的纵横比可能会导致分析失败。网格类型对于表面网格，还必须考虑网格的匹配率。表面网格模型的网格匹配率必须达到85%以上才可进行流动+保压分析，对于翘曲分析，其匹配率还需更高。纵横比=a/b11对已经存在的网格模型重新进行网格的划分网格的划分将划分的网格放置在活动层中指定网格单元边长值（一般为产品最小厚度的1.52倍）用于在双层面网格的两个相应的曲面上对齐网格单元设置生成中性面或双层面网格时将使用的节点之间的最小距离,如果相邻节点间的距离小于此距离，会在网格创建过程中将这些节点合并在一起12设置要在为弯曲特征划分网格时使用的弦角约束可用于手动设置要使用的弦角（390）定义相对于指定的全局网格边长的默认最小弦长。这可以由用户定义。默认值为全局网格边长的 20%。网格从小特征周围的较精细单元到全局网格边长定义的较大单元的渐变，可由“增长速率”控制。可输入值的范围介于 0 和 1.0 之间。增长速率为 0 时过渡更平滑，而值为 1.0 时变化最快。模型中因增长速率的变化而产生的单元数取决于模型。网格的划分13如果CAD模型部件在组件间的接触区域没有几何误差，接触面上的节点和单元将准确重叠。可对CAD模型中的细小变化进行补偿，并且尽可能地对其网格不考虑表面接触。如果接触区域的网格之间明显不匹配，可能需要手动对其接触区域的节点。将从网格中去除细长边（具有高纵横比的小单元）网格的划分14预览网格15网格划分16网格日志右键可将网格日志另存为TXT文件17网格密度“定义网格密度”用来重新定义选择区域的网格密度，也就是局部细化网格增加网格的密度直到其改变对于分析结果没有明显的影响即可。控制网格密度最好的方法是先对整个模型设置相同的网格密度值，再对需要细化密度的区域网格进行重新定义18计算时间、网格密度及精度当模型的网格密度增加的时候，计算时间会以指数正弦曲线增加，而在精度上只有有限的提高。19熔接痕总是形成在孔洞附近或波前汇合的地方。如果网格太稀疏，熔接痕可能不会显示，或显示得不准确。网格需要改善以得到准确的熔接痕预测结果。熔接痕预测20网格的统计“网格统计”用于对划分完毕的网格进行统计，检验已经划分的网格是否符合模型分析的要求，如果不符合要求，需要对网格单元进行修改，以提高网格的质量，保证模型分析结果的准确性。表面三角形单元个数已连接的节点整个模型内独立的连通域的个数，应为1，否则模型存在问题21A自由边：是指一个三角形或三维单元的某一边没有与其他单元共用。（中性面可不为0）网格的统计B共用边：是指两个三角形或三维单元共用一条边。（双层面网格中只存在共用边）C交叉边：是指两个以上三角形或三维单元共用一条边。（中性面可不为0）22相交单元：相交的单元数，表示不同平面上的单元相互交叉的情况，单元互相交叉穿过是不允许的。完全重叠单元：完全重叠单元数，表示重叠的情况网格的统计23网格的统计三角形纵横比是指三角形的长、高两个方向的极限尺寸之比。单元纵横比对分析计算结果的精确性有很大的影响。高的纵横比会导致分析变慢，而且会影响分析结果，如果最长边是沿着流动方向的，那么高纵横比单元的后节点会对前面流动计算产生一个附加的抗力，影响分析速度。一般在中性面和双层面类型的网格的分析中，纵横比的推荐最大值为6，在三维类型网格中，推荐的纵横比最大和最小值分别为50和5，平均应该为15左右。24最小纵横比值：统计整个网格模型中纵横比最小值。最大纵横比值：统计整个网格模型中纵横比最大值。平均纵横比值：统计整个网格模型中纵横比平均值。统计纵横比大于3的单元数网格的统计匹配百分比：单元匹配率仅仅针对双表面类型的网格，表示模型上下表面网格单元的相匹配程度，通常大于85%25统计纵横比大于3的单元数为20，该单元上出现一条彩色的垂直法线网格的统计26网格缺陷诊断§ 从CAD系统导入的模型没有倒角§ 从CAD系统导入的模型有小的倒 圆角对midplane和fusion角落处的圆角除 了会产生较大的纵横比值，不会对分析 结果有影响27网格缺陷诊断通常情况下，网格划分完毕后，网格中会存在缺陷，可通过网格统计查看网格属性。网格单元的质量直接影响着模流分析的可行性及分析结果的精确性，只有诊断并修复好网格，才能够使接下来的分析工作得以顺利而准确地进行，从而保证分析质量。28纵横比诊断29网格缺陷诊断30“重叠单元诊断”用于诊断交叉和重叠的三角形单元。查找交叉点查找重叠该模型无交叉点网格缺陷诊断31取向诊断对于上层面网格，单元定向可用于表示并区分网格的内、外表面，并会以蓝色显示网格的外表面，以红色显示网格的内表面。一般来说，无须进行单元取向诊断，因为即使网格模型中存在定向不正确的单元，都可执行“全部取向”进行修复对Fusion网格，所有element的配向均朝外，显示为蓝色对于Midplane网格，凹模侧为蓝色，凸模侧为红色32“连通性诊断”用于诊断窗口中对象的连通性，诊断时需要先任选一个单元进行诊断，与选中单元连通的单元显示为红色，不连通的单元显示为蓝色连通性诊断33连通性诊断连通性描述及诊断如果该model代表一个cavity，或者是用流道系统连在 一起的几个cavity ，则连接区域的值应该为1选择一个element来检查其它element的连接性OKProblem34“厚度诊断”用于诊断三角形单元的厚度，模型同一特征区域的厚度应相等或相近。厚度诊断35网格匹配诊断当模型形状比较复杂，厚度变化较大，较多倒角、倒圆角和其他细微特征时，划分出来的网格的匹配率往往会比较低。当出现这种情况时，可在导入模型之前，将模型的倒角、倒圆角等特征删除，即可显著提高网格的匹配率。368. 出现次数诊断用于诊断模型实体出现的次数“出现次数”只能用于单独的流动分析，如果你想进一步做冷却、翘曲或者应力分析，你不能使用出现次数 (occurrence numbers)。此时你必须建构完整的模型。 44421出现次数诊断37柱体单元长径比描述及诊断诊断柱体单元的纵横比柱体单元理想的纵横比为R=L/D=2.5柱体单元长径比描述38柱体单元数诊断用于诊断每一条轴线上杆单元的数目，建议不少于3节。有角度单元柱体诊断用于诊断杆单元的重叠、包含单元。防止未删除的轴线重新生成网格。柱体单元长径比描述39冷却回路诊断诊断冷却回路必须拥有一个进水口和一个出水口。喷水管/隔水管诊断诊断隔水板或喷水管是否正确设置。40设定一最小边长；系统利用当量法自动计算出最小面积，网格面积小于上述数值的将被显示零面积单元描述及诊断41网格缺陷修复工具通过以上的网格诊断工具，发现划分的网格中存在网格缺陷，而网格的质量直接影响着模流分析结果的准确性，所以，对网格缺陷的修复是相当重要的工作。“自动修复”主要用于修复网格中存在的交叉与重叠单元问题，可以有效地改进网格的纵横比，此项功能对双层面模型很有效。在使用一次该功能后，再次反复使用，可以提高修改的效率，在手动处理网格存在的问题之前，一般都进行自动修复，可以减少工作量，但是不能期待该功能解决所有网格中存在的问题。42修改纵横比“修改纵横比”用于修复纵横比，是通过指定最大纵横比，来降低网格模型中的最大纵横比。使用此命令后，系统会自动改善一部分三角形的纵横比问题，通常使用此命令后，系统并不能将纵横比修复到所期望的数值，所以，在使用此命令后，有较大纵横比的地方还需要手动进行修复。无法编辑编辑30个单元数43如果很高Aspect Ratio的网格不能避免，那么，其最长边尽量置于与流动方向垂直的角度上FlowFlow44整体合并“整体合并”通过指定“合并公差”，自动合并所有间距小于合并公差值的节点。主要用于修复纵横比和零面积区域。这个选项对于有零面积区域或极小单元格存在的网格来说很有用，同时它又是修复纵横比问题的有力工具。45合并节点“合并节点”用来将一个或多个节点合并到一指定的节点上。常用于修复自由边、纵横比较大、交叉或重叠三角形单元等。46合并节点合并之后的网格单元形状比较合理，由纵横比诊断图可看出，合并后原来区域的纵横比降低了47交换边“交换边”用来交换两相邻三角形单元的公共边，但是相邻的三角形单元必须在同一个平面上（且有共用边），否则无法交换，主要在改善网格纵横比时使用。不在一个平面上，无法互换48重新划分网格“重新划分网格”对某区域重新划分网格，用于获得更加合理的网格，在模型划分完网格的基础上，需要对部分区域进行重新划分，可以用来在形状复杂或者形状简单的模型区域进行网格局部加密或局部稀疏。形状特征变化较大区域49一般情况下，提倡在工艺条件变化较大的区域重新定义细化网格密度，如在浇口附近的网格密度要求小一点目标边长度指定重新划分单元的边长，此数值的大小将影响重划分后的网格密度。值越小，密度就越大。在对网格单元进行重新划分时，应将所划区域的上下表面网格同时选中以避免重划区域后影响网格的匹配率。重新划分网格50插入节点“插入节点”用来在指定的两节点之间或指定的三角形单元内创建一新的节点，以获得理想的纵横比。选择的两个节点必须是同一个三角形上的同一条边上的节点，否则插入选项无法完成。51插入节点5