Сайт И.А. Барвинского
 

    Перейти в раздел:    
Все публикации

Предыдущая страница:
Профиль скорости впрыска

Следующая страница:
Успехи и проблемы моделирования литья термопластов

  
  

Компьютерный анализ литья пластмасс: Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013

Барвинский И.А.

CADmaster, 2012, № 2. С. 34-35.

  
     Компания Autodesk объявила о выходе новой версии программного продукта Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013 [1-2], предназначенного для компьютерного анализа литья полимерных материалов. По сравнению с ее предшественницей, которая имела название Autodesk Moldflow Insight 2012 [3], новая версия располагает дополнительными функциональными возможностями, направленными на расширение области применения, повышение точности оценок процесса, сокращение времени расчета и облегчение работы пользователя. Рассмотрим вкратце наиболее важные из них.

   
Анализ кристаллизации

     Моделирование кристаллизации при литье термопластичных материалов – одно из интересных нововведений Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013. 
     Расчет процесса кристаллизации полимерного материала на стадиях заполнения, уплотнения и охлаждения отливки в пресс-форме позволяет учесть тепловой эффект кристаллизации, спрогнозировать влияние кристаллизации на эффективную вязкость расплава, повысить точность прогнозирования температуры и давления полимерного материала в литьевой полости, объемной и линейной усадок, коробления и механических характеристик изделия. Применяемая модель кристаллизации [2] дает возможность определить скорость кристаллизации в зависимости от температуры, давления и течения (последнее вызывает явление ориентационной кристаллизации). 
     Расчет кристаллизации может проводиться при использовании 2,5D-технологий анализа по «средней линии» (midplane) и на поверхностной сетке (Dual-Domain). Результаты моделирования включают распределения степени кристалличности, степени ориентации кристаллической части, продольного и поперечного модулей упругости полимерного материала с учетом влияния кристаллизации.

    
Анализ разрушения и ориентации волокна

     Конечная длина частиц волокнистого наполнителя в отливке для определенного диаметра волокна является одним из важнейших факторов, влияющих на усадочное поведение и механические свойства литьевого изделия. Особенно интенсивно разрушение волокна происходит при литье изделий из длинноволоконных композитов. 
     К новым функциональным возможностям программы относится анализ разрушения длинного волокна. Разрушение частиц волокна в литниковой системе и полости при их продольном изгибе и под действием сдвиговых напряжений в процессе заполнения пресс-формы расплавом рассчитывается с использованием статистического подхода, предложенного в работе [4].
     В новой версии к анализу ориентации короткого и длинного волокнистого наполнителя для термопластичных материалов добавлен расчет ориентации волокна при переработке реактопластов.

 
Анализ заполнения, уплотнения и охлаждения отливки

     В Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013 внесены улучшения в алгоритмы 3D-расчета заполнения пресс-формы, прогнозирования спаев и автоматической оптимизации скорости впрыска.
     Добавились возможности 3D-моделирования течения расплава в горячеканальных литниковых системах при использовании незапирающихся и запирающихся сопел. В технологии анализа Dual-Domain усовершенствован метод автоматического определения толщины в области ребер, что позволяет улучшить прогнозирование утяжек.

 
Тепловой анализ пресс-формы

     Предыдущая версия обеспечивала возможности стационарного анализа охлаждения пресс-формы с использованием модели изделия в виде 3D-сетки или поверхностной сетки (метод Dual-Domain), а также нестационарного анализа для 3D-сетки. В новой версии к ним добавлен нестационарный анализ для модели изделия в виде поверхностной сетки. Также теперь можно моделировать тепловые процессы в пресс-форме с использованием комбинации различных сеток – например, при сочетании 3D-модели пресс-формы с 1D-моделью охлаждающих каналов.
     3D-модель пресс-формы может содержать электрические нагреватели (в том числе со встроенным контролем температуры) при различных методах управления температурой во времени. Для расчета горячеканального литья могут применяться 3D-модели горячеканальных сопел с нагревательными элементами, позволяющими смоделировать нестационарные тепловые процессы в соплах.
     Появилась возможность 3D-анализа тепловых процессов в пресс-форме при переработке реактопластов для нагрева с помощью масла и электрических нагревателей.

 
Анализ литья с вариотермическим термостатированием пресс-формы

     Еще одна интересная возможность, предложенная в новой версии, – моделирование литья с вариотермическим (variotherm) термостатированием пресс-формы. В литературе для данной технологии применяют также альтернативные названия: литье с «пульсирующим охлаждением» (pulsed-cooling), литье «с быстрым нагревом и охлаждением» (rapid heating and cooling), литье «с быстрым циклом нагрева» (rapid heating cycle) и др. В этой технологии, которая становится все более популярной, формующую поверхность нагревают перед стадией впрыска до температуры, более высокой по сравнению с температурой формы в обычном литье термопластов под давлением, а после окончания заполнения и уплотнения (по крайней мере, его начальной фазы) проводят охлаждение формы. 
     Расчеты могут проводиться для различных способов нагрева пресс-формы с помощью воды, водяного пара, электронагревателей и индукторов.
    

Подготовка геометрической модели и новые возможности интеграции

     В новой версии появилась возможность чтения модели литьевого изделия в форматах Autodesk Alias, NX и Rhino, обеспечена интеграция с продуктами семейства Autodesk Vault (управление файлами проекта). Значительно сократилось время, необходимое для чтения моделей и построения сеток, что особенно важно при работе с большими сетками. 
     Улучшены алгоритмы построения сеток, в том числе сеток на соприкасающихся поверхностях литьевого изделия и вставок пресс-формы, а также добавлены алгоритмы проверки качества 3D-сеток.

   
Другие изменения

     Отметим некоторые другие усовершенствования, реализованные в Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013:

     - введены улучшения в алгоритмы расчета температуры вставок при литье со вставками, деформаций знаков и пуансонов пресс-формы;
     - использован более быстрый алгоритм расчета температуры при двухкомпонентном литье;
     - появились возможности моделирования новых вариантов процесса герметизации интегральных микросхем;
     - улучшено управление памятью компьютера при выполнении расчетов, а также управление параллельными расчетами; 
     - расширены возможности расчетов на графических процессорах;
     - обновлена база данных по полимерным материалам.

 
Литература

     1. Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013 Beta 1: What's new in this release. Autodesk Inc., 2011. – 17 p.
     2. Autodesk WikiHelp. 2012. http://wikihelp.autodesk.com 
     3.
Барвинский И.А. Autodesk Moldflow Insight 2012: расширение возможностей анализа литья термопластов // CADmaster, 2011. №2, – с. 20-22.
     4. Phelps J.H. Processing-microstructure models for short- and long-fiber thermoplastic composites. Ph.D. thesis. – Urbana-Champaign: University of Illinois, 2009.

    
           
Rambler's Top100 Copyright (C) Барвинский И.А., Барвинская И.Е., 2000-2017

Перепечатка публикаций сайта допускается только с разрешения авторов