4.1.1 网格类型
在第1章初步了解到Moldflow中有三种网格类型。但哪一种网格类型分析得到的数据更为准确呢?一般认为,3D实体网格类型是最准确的,其次是双层面网格,最后才是中性面单层网格。
1.中性面网格
中性面网格适用于薄壁制品(如平板类零件),当制品由薄壁特征组成时,分析结果还是很准确的。但对于截面为正方形、圆形,总体形状为长条形的一维特征时,流动分析是不准确的。薄壁特征要求流动的宽度至少是厚度的4倍(也就是宽高比要大于4∶1)。
中性面网格利用Hele-Shaw模型求解,流动近似层流,忽略流体的重力效应和惯性效应。传热过程中,忽略了平面内的热传导和厚度方向上的热对流。而且,还忽略了边上的热损失。如图4-1所示为中性面模型网格,上图表示模型几何,下图表示网格划分,右图为网格单元。
图4-1
中性面网格的单元为三角形,每个单元由三个节点构成。中性面网格需要抽取中性面的过程,尽管Moldflow可以自动抽取中性面,但对于复杂的几何,自动抽取的中性面往往有很多错误,修补的工作量很大。因此,一般用Creo、UG等CAD软件进行抽取中性面的前处理。
中性面网格可用来分析的序列包括:流动、充填、冷却、翘曲、收缩、压力、气辅成型、最佳浇口位置、热固性塑料成型等。
2.双层面网格
双层面网格的假设和求解模型基本与Midplane一致,而且双层面网格还增加了网格的匹配率。当网格的匹配率较低时,分析结果的准确性就会大大降低,甚至不如中性面网格。如图4-2所示双层面网格划分,上图表示双层面网格,下图表示网格匹配情况,蓝色表示匹配;右图表示相互匹配的两个网格。双层面网格的好处是不用抽取中性面,减少了建模的工作量。而且,双层面模型利用外壳表面表示制品,使得结果显示具有真实感,利于分析判读。
图4-2
双层面网格可以进行的分析序列包括:流动分析、冷却分析、纤维配向性分析、收缩翘曲分析、成型条件最佳化分析。
3.3D实体网格
3D网格适于厚壁或者壁厚不均匀的制品,如图4-3所示。事实上,3D网格适用于任何几何形状的制品。但考虑到求解效率,薄壁制品还是用中性面网格和双层面网格比较方便。与中性面和双层面不同的是,3D网格利用Navier-Stokes方程求解,它计算模型上任何一个节点的温度、压力、速度等物理量。传热过程中,3D网格求解考虑各个节点在各个方向上的传导和对流,所以冷却分析更准确。3D模型也考虑了熔体的惯性效应和重力效应,虽然这两个因素在多数情况下的影响不大。3D预测变形不利用CRIMS模型数据。如图4-4所示为3D网格划分,左图表示3D网格划分,右图表示四面体3D网格。
图4-3
图4-4
3D实体网格比中性面网格和双层面网格的分析时间要长,可以进行分析的序列包括充填分析、保压分析、冷却分析和翘曲分析。
三种网格总结如下。
(1)对于中性面网格、双层面网格和3D实体网格,充填在总体上都是比较准确的;
(2)3D实体网格和中性面网格对注射压力的模拟与实际比较吻合;
(3)双层面网格对注射压力的预测偏高;
(4)3D实体网格对变形的预测比中性面网格和双层面网格准确。