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新一代3D网格技术大幅缩短模拟前处理时间
 

【作者: 科盛科技】2017年10月19日 星期四

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过去在塑件充填模拟的技术发展过程中,多着重於产品本身的充填过程。在分析流道时,常会用1D线架构及简化的数值假设,求得熔胶在模腔中由流道末端进入产品时的流速、压力等数值,作为模拟塑件充填的入囗条件。


後来随着流道的模拟渐渐受到重视,进而导入3D流道网格技术,将充填模拟提前到流道的起始端,模拟出熔胶在流道中的各种流动行为以至於温度变化,进而分析诸如剪切生热所造成的温度不平衡及多模穴充填不平衡等各种现象。


要能正确地模拟流道内部熔胶的行为,3D流道网格的品质是重要关键。以往在Moldex3D Mesh中,使用者能以1D曲线搭配截面网格,再以扫掠等实体网格生成工具,半自动打造出3D流道网格。至於较简单的流道设计,则可运用Moldex3D Designer中的流道精灵功能,以线架构及流道管径叁数,自动产生3D流道网格。这些工具及技术,成为模流分析软体不可或缺的一部分,所打造出的3D流道网格对模拟分析结果有着关键性的影响。


然而随着模具产业技术不断提升,流道设计越来越多样化,复杂度也越来越高。当使用者要打造出大量且复杂的3D流道网格时,所需要付出的时间成本变得相当巨大,故必须设法改善这个情况。


为了协助使用者节省大量时间并且能获得适合模流分析用的3D流道网格,Moldex3D在R15.0版本中,发展了新一代的自动化高品质流道网格建构技术。其中包括了六面体为主的实体网格(Hexa-based solid mesh)、多样的节点形式(Node types)、即时的节点预览(Node Preview)等多项特色,以下将详细说明。


网格曲线的六面体新样板

六面体流道网格的优点是可使用较少的元素量来获得所需要的层数,不但解析度高,且可节省许多分析运算的时间,且还可提升网格品质,如图1所示。


图1 : 左图为Moldex3D Designer R14.0的流道网格截面样板,所产生的实体网格为三角柱;右图为Moldex3D Designer R15.0的流道网格截面样板,所产生的实体网格为六面体
图1 : 左图为Moldex3D Designer R14.0的流道网格截面样板,所产生的实体网格为三角柱;右图为Moldex3D Designer R15.0的流道网格截面样板,所产生的实体网格为六面体

定义多种流道节点型式

在流道曲线相接处,会依照相接曲线的数量、角度及流道形式,自动判断可运用的流道节点形式供使用者挑选。如图2的案例,三条曲线相接,主流道分支为两条流道、T型相接的情形,软体将动判断有三种节点形式可供挑选。每一种流道形式有各自的预览物件,以及实体网格结果,供使用者选择。



图2 : 流道模拟技术能自动判断可运用的流道节点形式,供使用者挑选
图2 : 流道模拟技术能自动判断可运用的流道节点形式,供使用者挑选

即时预览流道节点 (Real Time Node Preview)

如上述提到的,新一代的流道网格技术在设定流道节点形式时,可即时预览流道节点,不需等到网格产生後才能看到节点形状。此外,还会依照所设定的节点形状来产生流道网格,不会有变形的情况发生。对於常见的流道节点,会产生六面体为主(Hexa-based)的网格;对於复杂的流道节点,则会产生BLM网格。


图3为各种流道节点的预览及网格结果,可以看到流道曲线叁数设定後的结果、切换成六面体实体网格流道的节点预览结果、以及产生网格後的结果。Moldex3D R15.0针对浇囗功能也有特别加强,让使用者可选择常用的浇囗节点形式来产生网格(图4)。



图3 : 上排为流道曲线叁数设定後的结果,中排为切换成六面体实体网格流道的节点预览结果,下排为产生网格後的结果
图3 : 上排为流道曲线叁数设定後的结果,中排为切换成六面体实体网格流道的节点预览结果,下排为产生网格後的结果

图4 : 上排为浇囗节点叁数设定後的结果,中排为切换成六面体实体网格的浇囗节点预览结果,下排为产生网格後的结果
图4 : 上排为浇囗节点叁数设定後的结果,中排为切换成六面体实体网格的浇囗节点预览结果,下排为产生网格後的结果

由图5的模流分析结果可以看到,新一代的流道网格由於运用了六面体网格,比原本流道网格的元素量少,却有更好的网格品质和分析结果。



图5 : 新一代的流道网格,比原本流道网格的元素量少,却有更好的网格品质
图5 : 新一代的流道网格,比原本流道网格的元素量少,却有更好的网格品质

透过Moldex3D R15.0高速、高品质流道网格技术,可在最短时间内自动生成高解析的六面体网格,并且更能贴近流道的原始几何形状、满足高精度的分析。满足使用者高复杂度的流道设计需求,也大幅节省人工雕琢网格的时间及成本。


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