塑料托盤流動(dòng)平衡有限元網(wǎng)格前處理
1)大型多筋板塑料薄壁托盤有限元網(wǎng)格劃分注意點(diǎn)
大型多筋板塑料薄壁托盤的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,壁厚不均勻,因此在有限元網(wǎng)格 劃分時(shí)必須要注意下列因素:
(1) 由于托盤的壁厚不均勻,且壁厚達(dá)
3mm以上,必須考慮流體垂直于壁 面的流動(dòng),不適宜采用中性面的網(wǎng)格,因此對(duì)該托盤采用
Fusion網(wǎng)格進(jìn)行處理。
Fusion網(wǎng)格也是…種面網(wǎng)格,其上下表面三角形網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)高度匹配,這種網(wǎng)格
劃分既能準(zhǔn)確模擬出熔融塑料沿表面切線方向的流動(dòng)狀態(tài),同時(shí)也能準(zhǔn)確反映其 沿垂直于塑料表面方向的流動(dòng)情況。這種劃分方法其計(jì)算速度大大優(yōu)于四面體網(wǎng) 格。
(2) 由于該托盤的尺寸比較大,從計(jì)算效率考慮,網(wǎng)格單元邊長(zhǎng)不能過(guò)小, 否則會(huì)導(dǎo)致模型的網(wǎng)格數(shù)過(guò)大而出現(xiàn)的運(yùn)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)甚至直接出現(xiàn)死機(jī)的情況, 在雙面網(wǎng)格劃分時(shí),又必須兼顧網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的匹配率,至少要保證匹配率不低于
90%,這給網(wǎng)格處理帶來(lái)了一些困難。
(3) 從外觀形狀看,該托盤的形狀呈左右及中間對(duì)稱狀,在網(wǎng)格劃分時(shí)可利 用這一特點(diǎn),取其中四分之一單元,可以節(jié)省前處理的時(shí)間。
(4) 由于模型比較大,網(wǎng)格量太多,為了加快分析效率,對(duì)模型只做四分之 一分析,將網(wǎng)格的
occurrence number設(shè)置為
4 (如圖
4-2),因此分析效果與模型 整體分析效果相當(dāng)。
Fart Surface Properties [Mold Proper Um
Thi
Fusion Type
[kut o- de term ' "闌
Occurrance numb«|4 j [1:256]
Pl Exclude from claitp force calculation
XaAe fusion Part Surface 2^1 3.18mm
□蝴
ly to entities that share this property
圖
4-2網(wǎng)格劃分設(shè)置
2)網(wǎng)格劃分進(jìn)程
(1) 在不影響分析結(jié)果的前提下,將托盤進(jìn)行有效的簡(jiǎn)化,去除對(duì)分析影響 較弱的小孔、小圓角、小的側(cè)凹及凸起結(jié)構(gòu),并將整體簡(jiǎn)化為四分之一的模型。
(2) 將簡(jiǎn)化后的托盤
.prt格式文件導(dǎo)入到
Moldflow Cad Doctor系統(tǒng),首先進(jìn) 行文件的轉(zhuǎn)換,將文件轉(zhuǎn)化為
.udm格式的文件,再轉(zhuǎn)入到
Moldflow Plastics Insight
(注塑專家系統(tǒng)),進(jìn)行最后的網(wǎng)格劃分。在
Cad Doctor系統(tǒng)中改進(jìn)后的模型,對(duì) 于不合格的面會(huì)進(jìn)行自動(dòng)修復(fù),因此,導(dǎo)出文件質(zhì)量較好。由于網(wǎng)格質(zhì)量直接關(guān) 系到分析結(jié)果的可靠性,因此網(wǎng)格的前處理工作非常重要。在網(wǎng)格劃分上網(wǎng)格數(shù) 量大小與雙面網(wǎng)格匹配率是互相矛盾的,因此在確定網(wǎng)格劃分的邊長(zhǎng)數(shù)時(shí)必須經(jīng) 過(guò)多次試驗(yàn),才能最終確定合適的邊長(zhǎng)。本研究經(jīng)過(guò)
8次試驗(yàn)之后,最終確定邊 長(zhǎng)為
10mm,這樣最終的三角形網(wǎng)格數(shù)量為
43551個(gè),同時(shí)又使匹配率達(dá)到了
95%. 這個(gè)網(wǎng)格數(shù)量在家用
PC機(jī)上運(yùn)算比較正常,整個(gè)計(jì)算過(guò)程控制在
8個(gè)小時(shí)以內(nèi)。
(3)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行修正
劃分后的網(wǎng)格質(zhì)量基本都有所缺陷,尤其在縱橫比、網(wǎng)格自由邊方面。這方 面的工作量比較大,要求必須消除網(wǎng)格自由邊,總體縱橫比保持在
10以下,經(jīng)過(guò) 網(wǎng)格修補(bǔ)完畢后完整的塑料托盤網(wǎng)格劃分,如圖
4-3所示。
Beale (500 mm)
圖
4.3托盤四分之一•模型的網(wǎng)格劃分
3) 有限元面網(wǎng)格質(zhì)量檢測(cè)
三角形網(wǎng)格質(zhì)量檢測(cè)主要針對(duì)三角形網(wǎng)格自由邊、縱橫比診斷等方面進(jìn)行檢 測(cè)。
(1) 自由邊檢測(cè)
由于本研究中有限網(wǎng)格屬
T- Fusion面網(wǎng)格,不允許存在任何的自由邊(自由 邊即不與其它三角形網(wǎng)格公用的邊),因此在分析之前必須對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行總體的自 由邊檢測(cè)。對(duì)存在自由邊的地方予以修整,托盤網(wǎng)格經(jīng)過(guò)修整后不存在自由邊。
(2) 縱橫比檢測(cè)
運(yùn)用
Moldflow軟件中的
Mesh(網(wǎng)格劃分)工具欄中的縱橫比診斷工具
(Aspect Ratio Diagnostic)對(duì)托盤網(wǎng)格進(jìn)行縱橫比檢測(cè)。縱橫比是指三角形網(wǎng)格單元長(zhǎng)短邊 的比值,比值過(guò)大,模擬運(yùn)算結(jié)果容易失真。結(jié)果顯示,該托盤的網(wǎng)格縱橫比基 本保持在
10以內(nèi),極少數(shù)超過(guò)的最大值也只有
12.87,這個(gè)劃分結(jié)果表明托盤網(wǎng) 格的縱橫比基本在合理的范圍之內(nèi)。