順序耦合注射成型與應(yīng)力分析

產(chǎn)品：Abaqus/Standard

概述

順序耦合注塑到應(yīng)力分析：

l當(dāng)復(fù)合材料用短切纖維增強(qiáng)時(shí)使用，纖維取向有助于后續(xù)應(yīng)力分析中的材料響應(yīng)

l當(dāng)注塑成型過程中發(fā)生的塑料部件中的殘余溫度和應(yīng)力有助于部件受到服務(wù)載荷的機(jī)械響應(yīng)時(shí)使用。

順序耦合到應(yīng)力分析的注塑成型通常將以下結(jié)果從注塑成型分析轉(zhuǎn)移到應(yīng)力分析:

l光纖色散表征為二階取向張量。

l殘余溫度。

l殘余應(yīng)力。

來自第三方注塑成型軟件的結(jié)果文件必須轉(zhuǎn)換為輸出數(shù)據(jù)庫(sim)文件，然后Abaqus/Standard才能將結(jié)果讀取為預(yù)定義字段。

參考資料：

l分析程序4

l連續(xù)體元素

l分布定義幣

l初始條件

注塑成型簡介

注射成型是一種通過將熔融材料注射到模具中來生產(chǎn)零件的制造工藝。注塑成型可以用許多類型的材料，最常見的是熱塑性聚合物。這種材料有時(shí)與短切纖維混合，在高壓下注入模具型腔，在那里冷卻硬化成所需的形狀。

注塑成型工藝有許多設(shè)計(jì)考慮因素和可能性。對于纖維增強(qiáng)塑料(FRP)，材料注入模具的澆口位置決定了纖維在模塑件中的排列方式。在隨后的應(yīng)力分析中，使用適當(dāng)?shù)妮d荷和邊界條件，您可以研究纖維方向如何影響材料的強(qiáng)度。成型機(jī)的設(shè)計(jì)也會(huì)導(dǎo)致成型件從模腔中取出時(shí)，在成型件中產(chǎn)生不同的殘余溫度和殘余應(yīng)力。需要特別考慮，以盡量減少由于制造過程中的殘余應(yīng)力造成的部件翹曲。翹曲分析也可以在后續(xù)的應(yīng)力分析中執(zhí)行。

在后續(xù)應(yīng)力分析中保存纖維取向、溫度和應(yīng)力以用于預(yù)定義的場

保存在輸出數(shù)據(jù)庫(.sim)文件中的注塑結(jié)果可以作為預(yù)定義字段讀入后續(xù)的應(yīng)力分析。光纖色散結(jié)果存儲(chǔ)為二階取向張量。如果均質(zhì)化在隨后的分析中使用復(fù)合材料屬性，如果屬性不是各向同性的，則必須存儲(chǔ)材料取向(通常是取向張量的主方向)，并將其作為分布讀入第二次分析。

應(yīng)力和溫度也需要存儲(chǔ)在輸出數(shù)據(jù)庫(.sim)中，如果它們被讀取為預(yù)定義的條件。纖維取向，溫度和應(yīng)力可以存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)，材料點(diǎn)，或元素的質(zhì)心。當(dāng)讀取為預(yù)定義的字段映射是自動(dòng)執(zhí)行，如果他們被讀取在不同的位置或從不同的網(wǎng)格。

將纖維取向轉(zhuǎn)換為分布

纖維的取向可以顯著地影響到注塑件的力學(xué)響應(yīng)。如果復(fù)合材料是在宏觀層面上與均勻化的屬性建模，纖維的方向被讀取到隨后的應(yīng)力分析材料的方向。如果復(fù)合材料使用多尺度材料建模(請參見多尺度材料建模)，則纖維取向張量結(jié)果將作為材料定義的一部分讀入應(yīng)力分析。均勻化，然后在應(yīng)力分析過程中使用的方向張量的結(jié)果。

將溫度轉(zhuǎn)換為預(yù)定義條件

溫度作為一個(gè)預(yù)先定義的字段讀入應(yīng)力分析。溫度場通常被定義為初始條件。這樣的預(yù)定義字段總是在節(jié)點(diǎn)處讀入Abaqus/standard。如果溫度存儲(chǔ)在不同的網(wǎng)格或在不同的位置，如材料點(diǎn)或元素質(zhì)心，映射是自動(dòng)執(zhí)行。彈性模量和熱膨脹系數(shù)等材料特性可以定義為取決于溫度。

將應(yīng)力傳遞為預(yù)定義的條件

應(yīng)力作為預(yù)先定義的字段讀入應(yīng)力分析。應(yīng)力場通常被定義為初始條件。這些預(yù)定義字段總是在材料點(diǎn)讀入Abaqus/standard。如果應(yīng)力存儲(chǔ)在一個(gè)不同的網(wǎng)格或在不同的位置，如節(jié)點(diǎn)或元素形心，映射是自動(dòng)執(zhí)行。與忽略殘余應(yīng)力時(shí)相比，殘余應(yīng)力對模具零件在使用載荷作用下的響應(yīng)不同。

初始條件

分析程序中討論了Abaqus/Standard程序的適當(dāng)初始條件。您還可以從先前的注塑分析中讀取應(yīng)力和溫度，以初始化預(yù)定義字段。當(dāng)在不同的位置或從不同的網(wǎng)格讀取數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行映射。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱初始條件。

邊界條件

分析程序中討論了Abaqus/Standard程序的適當(dāng)邊界條件。關(guān)詳細(xì)信息，請參邊界條件。

負(fù)載

分析程序中討論了Abaqus/Standard程序的適當(dāng)載荷。有關(guān)詳細(xì)信息，請參關(guān)于負(fù)載。

預(yù)定義字段

有關(guān)預(yù)定義溫度和字段的其他詳細(xì)信息，請參閱預(yù)定義字段。材料選項(xiàng)

有關(guān)Abaqus/Standard中可用的材料模型的詳細(xì)信息，請參Abaqus材料指南。

原理

只有存儲(chǔ)在三維連續(xù)元素中的結(jié)果才能被讀取為預(yù)定義的字段。存儲(chǔ)在三維連續(xù)體元件中的注塑結(jié)果只能讀取到三維連續(xù)體元件中。Abaqus/Standard中可用的連續(xù)元素在連續(xù)元素中進(jìn)行了討論。

輸出

Abaqus/Standard的適當(dāng)輸出變量在Abaqus材料指南中進(jìn)行了描述。所有輸出變量都在Abaqus/標(biāo)準(zhǔn)輸出變量標(biāo)識(shí)符中列出。

輸入文件模板

下面的模板顯示了將注塑結(jié)果導(dǎo)入到本地系統(tǒng)時(shí)工作流程的輸入(本例中的復(fù)合材料是線性彈性的)：

*HEADING

…

*ELEMENT, TYPE=C3D8, ELSET=EALL

Choose the three-dimensional continuum element type supported for a multiscale material

…

*DISTRIBUTION TABLE, NAME=orient_table

COORD3D, COORD3D

*DISTRIBUTION, LOCATION=ELEMENT, TABLE=orient_table, NAME=distori

*EXTERNAL FIELD, FILE=plastic.sim

Read in material orientation results from the output database file plastic.sim

*ORIENTATION, NAME=ORI, TYPE=RECTANGULAR

distori,

3, 0

*SOLID SECTION, ELSET=EALL, ORIENTATION=ORI, MATERIAL=COMPOSITE

Define a solid section using the orientation distribution from the previous analysis

The axes of the local system are the principal directions of the orientation tensor

computed by the injection molding simulation

…

*DISTRIBUTION TABLE, NAME=oritens_table

ORITENS

*DISTRIBUTION, LOCATION=ELEMENT, TABLE=oritens_table, NAME=distoritens

*EXTERNAL FIELD, FILE=plastic.sim

Read in fiber orientation tensor results from the output database file plastic.sim

…

*MATERIAL, NAME=COMPOSITE

Define a multiscale composite material

*MEAN FIELD HOMOGENIZATION

*CONSTITUENT, TYPE=MATRIX

…

*CONSTITUENT, TYPE=INCLUSION

0.3, 20.0, distoritens

Define geometric attributes of the fiber including volume fraction, aspect ratio,

and fiber orientation tensor distribution

…

*INITIAL CONDITIONS, TYPE=TEMPERATURE

*EXTERNAL FIELD, FILE=plastic.sim

Read in temperature results from the output database file plastic.sim

*INITIAL CONDITIONS, TYPE=STRESS

*EXTERNAL FIELD, FILE=plastic.sim

Read in stress results from the output database file plastic.sim

…

*STEP

*STATIC

…

Apply structural loads and boundary conditions

…

*END STEP

下面的模板顯示了將注塑結(jié)果導(dǎo)入到全局系統(tǒng)(復(fù)合材料是非線性的)時(shí)工作流程的輸入：

*HEADING

…

*ELEMENT, TYPE=C3D8, ELSET=EALL

Choose the three-dimensional continuum element type supported for a multiscale material

…

*ORIENTATION, NAME=ORI, TYPE=RECTANGULAR

1, 0, 0, 0, 1, 0

3, 0

*SOLID SECTION, ELSET=EALL, ORIENTATION=ORI, MATERIAL=COMPOSITE

Define a solid section using the composite material and a global coordinate system

…

*DISTRIBUTION TABLE, NAME=oritens_table

ORITENS

*DISTRIBUTION, LOCATION=ELEMENT, TABLE=oritens_table, NAME=distoritens

*EXTERNAL FIELD, FILE=plastic.sim

Read in fiber orientation tensor results from the output database file plastic.sim

…

*MATERIAL, NAME=COMPOSITE

*MEAN FIELD HOMOGENIZATION

*CONSTITUENT, TYPE=MATRIX

…

*CONSTITUENT, TYPE=INCLUSION

0.3, 20.0, distoritens

Define geometric attributes of the fiber including volume fraction, aspect ratio,

and fiber orientation tensor distribution

…

*INITIAL CONDITIONS, TYPE=TEMPERATURE

*EXTERNAL FIELD, FILE=plastic.sim

Read in temperature results from the output database file plastic.sim

*INITIAL CONDITIONS, TYPE=STRESS

*EXTERNAL FIELD, FILE=plastic.sim

Read in stress results from the output database file plastic.sim

…

*STEP

*STATIC

…

Apply structural loads and boundary conditions

…

*END STEP

溫馨提示：

此文檔為達(dá)索官方英文文檔翻譯，盡管我們已經(jīng)盡力確保準(zhǔn)確性，但在翻譯過程中可能會(huì)有一些錯(cuò)誤或細(xì)微差別。如果想要了解官方原版，可聯(lián)系客服進(jìn)行索取。