Moldex3D模流分析之载入结构模型、定义Digimat材料

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简介

本文将教导使用者如何利用Digimat来建立纤维强化塑料的材料模型。解释多尺度建模背后的概念,并说明如何操作 Moldex3D Digimat-MS 。

摘要 (Overview)

本文的目的是利用 Moldex3D Digimat-MS 与结构分析软件,进行一产品受外力下的应力与变形的分析。此产品是弹塑性的玻璃纤维复合材料。 我们会藉由Digimat-MS来说明从Digimat到结构分析软件的整个分析流程。本文中所示范的流程,包括如何选取所需要的材料性质,以及如何将模流分析中所得到的纤维排向,映像到结构分析模型。在 Digimat 中,材料性质可从 实验数据、材料供货商 或 Digimat-MX 中建立取得。在本文中,我们将从 Digimat-MX 中获得材料性质。

Digimat-MS 的分析,可以由 3 个简单的步骤来达成:

1.设定结构分析模型。

2.从 Digimat 中,建立结构分析所需的材料性质。

3.由 Moldex3D 取得射出成型制程的纤维排向。

必要的资料

使用 Digimat-MS 之前,必须要有下列的数据:

•模流分析的网格信息与纤维排向的张量分布

•此案例的有限元素模型,且已经设定静力或动力分析方法,等向性材料性质,以及边界条件。

什么是Digimat-MS

Digimat-MS 是一个非常强大的整合软件,能够消除不同物理场问题,在模拟分析过程中的阻碍。例如,将模流分析的结果传递给结构分析模型,让用户再进行显式或隐式的结构分析。简言之, Digimat-MS 在导入射出成型制程所引起的材料的微观效应后,使得多尺度材料与结构分析,成为一种具有整合性、精确且有效率的方法。

什么是Digimat-MX

Digimat-MX 是一种纤维复合材料的数据库,它提供了用户取得各种实验数据的管道。这个材料数据库还可以从实验数据逆向求得一近似曲线与函数,让求解器能够利用该材料进行数值计算。Digimat-MX 也帮助了其他相关者与公司内部人员,能够分享这些数据。

操作流程 (Workflow)

开启 Digimat-MS

1.开启 Moldex3D Digimat-MS。

2.为了能够顺利由 Moldex3D Digimat-MS 执行结构分析,结构分析软件的求解器的链接位置必须设定正确。如果这个链接路径有误的话,将无法执行结构分析,或无法打开已存在的分析结果。接下来,先确认这个部份。

a.点击 Application menu ,然后再点击 Settings manager。

以下窗口会显示于屏幕上:

b.确认结构分析软件的执行核心的链接位置是否正确,如果不是,可以由右边的 Browse 或 Detect 来修正它。

3.我们也可以自行定义工作目录的位置。

1. 加载结构模型(Load the Structural Model)

1.点击 Load Model

2.打开 结构分析 模型。首先,先选择此分析所使用的单位,此案例所使用的是 MPa 。

3.加载完成后,会出现 Model Summary ,显示网格信息。

2. 定义Digimat 材料 (Define the Digimat Material)

1.点击 Add Digimat Material 设定材料

这里提供 3 种定义材料性质的方式:

•From experimental data: Digimat-MS 提供材料逆推的功能,将实验得到的应力应变数据汇入,即可得到材料性质。

•Digimat-MX database : 选择 Digimat-MX ,会打开 Digimat-MX 的材料数据库,里面有许多组材料模型,我们可以选择符合的材料,并且加载 Digimat-MS 中。这些材料性质包括线弹性、塑性和热塑性。

•Load material: 如果有已经建立好的材料档(.daf/.mat),可以由这个方式直接输入。

在这个案例中,我们将从 Digimat-MX 的材料数据库中输入材料性质。

2.点击 Import material from MX

3.选择要输入到 Digimat-MS 的材料性质,此处示范透过 FILTER 寻找含有 40%玻璃纤维的 PA6

a.在左侧 FILTER 中点击 Matrix 的下拉选单并点选 PA6 ,点击 Filler 的下拉选单并点选 GF,Filler content(%) 输入 40 并选择 Mass,搜寻含有 40%玻璃纤维的PA6 复合材料。b.左键点选 HxGN_GENERIC_PA6_GF40 ,然后右键点击它,出现下拉式选单,选择 Show Digimat Analysis File(s)。

c.选择 温度23°C 与 湿度50% 的塑性基材模型。

d.右键点击和选择 View File 来检示材料性质。

e.右键点击和选择 Plot 来显示材料曲线。

f.从 Digimat Analysis file, 右键点击要输出的材料,点选 Export and Quit 来输出材料性质。关闭 Digimat-MX ,回到 Digimat-MS 的界面。

Digimat material 窗口中所显示的内容主要分成 2 部份:窗口的上部份包括所使用的纤维复合材料的材料性质;窗口的下部份则显示出 纤维复合材料应力-应变曲线 ,包括 横向纤维排向,緃向纤维排向,2维-随机纤维排向,3维-随机纤维排向。

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