3D模流與2.5D結構分析完美整合 薄件產品設計更精密

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3D模流與2.5D結構分析完美整合 薄件產品設計更精密

薄殼塑料產品在成型過程中，會因成型條件及模具冷卻條件等參數不夠完善而產生內應力；設計人員若僅根據簡單的強度信息進行設計，可能導致此設計的產品強度不足或嚴重翹曲。此外，也可能因為過高的安全系數，浪費了過多的材料或使產品結構復雜化，造成產品的開模成本隨之增高。

針對射出成型產品的結構分析，目前2.5D的Shell網格技術已為汽車等制造產業廣泛使用。然而在進行分析時，傳統上都是將薄殼組件的材料性質作一簡單的假設，未考慮塑件纖維排向分布及成型過程的溫度、壓力殘留應力所造成的影響。這種簡化的分析方式，普遍無法獲得準確的結構分析結果。

若要能獲得更精確的分析結果，設計人員首先必須借助模流分析軟件，接著將模流分析所造成的影響結果導入結構分析軟件，才能在結構分析時獲得更周全的信息。但塑件射出成型的模流分析和結構分析在網格需求的層面并不相同。結構分析著重在應力集中區域的分析；模流分析則是注重厚度方向元素的分辨率，特別是接近產品表面的區域，因此它比結構分析需要更多種的元素及不同的網格密度。

為了解決長久以來在薄殼件上的網格處理問題，Moldex3D開發出3D Mapping Shell技術。透過Moldex3D的真實三維模擬技術，將3D模流分析數據轉換輸出到2.5D的Shell網格，不只分析速率快、效率高，且可獲得精準的流動分析結果。Moldex3D FEA Interface提供3D Mapping Shell網格映像轉換功能，用戶只需將映像的數據與網格輸出，再匯入CAE結構分析平臺，即可進行進階的結構分析。

如下列范例圖標，用戶透過3D Mapping Shell技術，可以將真實的3D模流分析結果轉換至2.5D網格的結構分析模型（圖1），再施于載重與邊界條件（圖2），即可得到位移與應力分布的結構分析結果 （圖3～圖4）。

圖1　上圖為Moldex3D在保壓階段的溫度分布。下圖為輸出Moldex3D的結果后，在2.5D網格的結構分析的驗證結果。

圖2　設定在藍色區域內，承受1 MPa 均勻載重，且邊界條件為4邊固定端。

圖3　結構分析的位移分布圖。

圖4　結構分析的應力分布圖。

由于3D模擬技術比2.5D更能獲取貼近真實狀況的分析結果，因此使用3D模流分析技術，已成為相關產業的主流趨勢。而將模流與結構分析確實整合，產品設計者才能正確評估實際制程所造成的影響，而對產品質量有更好的掌握?！端芰现圃臁冯s志介紹塑料行業重大科學研究成果、加工生產、實用新技術、新產品、欄目分為改性技術、加工應用、機械與設備新產品新工藝、研究與檢測、專題專欄等，歡迎廣大讀者踴躍投搞。

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