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模流分析

片状/团状模塑料给设计者提供了超常的灵活性:比如一个以可模塑片状/团状料为基础的设计可以产出极复杂,多功能的产品。 设计流程的第一步是使用数字模型,比如有限元分析(FEM),来创作出电脑辅助设计(CAD)。

创作一个精准且典型的设计需要我们对材料的特性和功能有很好的了解。有了材料的机械性能,设计者就可以创作一个CAD模型并通过FEA来模拟机械可靠性,必要的话还可以修改设计。我们来举个汽车保险杠缓冲梁的例子中来阐述这一过程。这种CAD模型被转化成网状结构,由3D几何因素组成并形成了模拟流动的基础。每一种元素具有特定的物理性能。图表显示了保险杠缓冲梁的模拟结果。蓝色区域上,模塑料被放进模具并开始流动,该模拟显示了填料的过程,也显示填料过程中SMC流动时产品上各部位的充填时间.红色区域显示SMC物料达型腔边缘的时间。从这个流动模拟获得的主要结果,第一是材料填充时间,第二是型腔能否被完全充满以及材料交接处有没有熔接纹路。我们要避免产生熔接纹路,特别是在那些可见的产品上面。

流动模拟(如下)也同样重要地显示了产品中的玻纤方向。从机械性能上看,正确的玻纤方向是必须的,因为玻纤必须承受载荷和压力。在一个成功的SMC产品上,设计必须使玻纤能够顺着负荷方向流动-因此设计必须包括正确的流动特性。


填料过程的模拟,显示填料过程中SMC流动的时间进度

流动模拟同时也显示了产品中的玻纤方向,为了处理机械负荷和压力的结构分析,正确的玻纤方向是必不可少的,然后结构分析才能执行。通过调整基准条件,我们就能计算出动态力量和静态力量的冲击力和刺激。如下所示的模拟显示了保险杠缓冲梁在单一静态负荷下的机械性能。我们可以清楚看到变性,颜色标明材料所产生的变形程度。现在设计者就可以决定这个张力是否可接受或者是否需要修改设计。
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