美國能源部近期研究指出,由於複雜的複合材料幾何的微觀結構,不易透過實驗方式觀察出來,因此要預測汽車業輕量化原料──熱塑性碳纖維複材的成型過程,借助模擬工具是很重要的一環。目前纖維強化塑膠(FRP)已被廣泛用來增強產品結構和機械強度,以滿足安全和耐用的需求。
FRP產品的非等向纖維配向對產品機械性質的影響,在複合材料研究上一直是個重要議題。大多數針對射出產品的非等向纖維配向觀察結果都發現,其典型層狀結構包括:皮層、外殼區域、核心區域等。而要精確預測出長纖的非等向纖維配向,也是相當大的挑戰。
近期由科盛科技(Moldex3D)研發專案經理曾煥錩博士發表的《藉由客觀性張量進行濃縮懸浮液中之非等向纖維配向預測》論文中,深入探討創新纖維配向理論模式──iARD-RPR,並提出客觀性張量,證明符合歐幾里得客觀性傳統流變定理,亦即材料的本質與座標無關。由於以非客觀性張量闡述時,非等向纖維配向行為會因座標而異,因此,便會產生客觀性問題。更重要的,iARD-RPR模式只需要三個參數,以較少的參數具有高度準確性,大幅度提升理論模式的真實性與應用性。
在先前的Moldex3D R13版本中,針對纖維配向已提供良好的預測功能,可幫助使用者獲得相當精確的皮層和殼層的纖維配向結果。但美中不足的地方是,核心區域的預測值還是有誤差(圖1)。而最新版Moldex3D R14在導入了iARD-RPR科學模式之後,纖維配向預測準確度顯著提高,可忠實呈現從皮層、殼層至核心區域的特性(圖2)。
![圖1 : Moldex3D R13對纖維配向分布的預測](/art/2016/07/291048085420/p1S.JPG)
圖1 : Moldex3D R13對纖維配向分布的預測 |
|
![圖2 : Moldex3D R14對纖維配向分布的預測圖](/art/2016/07/291048085420/p2S.JPG)
圖2 : Moldex3D R14對纖維配向分布的預測圖 |
|
Moldex3D R14真實三維模流分析軟體,結合了iARD-RPR科學理論模式,能夠真實地捕捉複雜3D幾何模型中的纖維配向特徵,以提供精準的預測結果。iARD-RPR纖維配向模型可幫助優化各項製程參數,進而應用於幾何複雜的纖維強化塑膠產品的實際製造上。除此之外,準確的3D纖維配向預測結果,對於進一步的產品翹曲及結構分析將有非常大的助益。