利用Moldex3D Digimat-RP 獲得纖維複合材料之非等向性、非線性材料模型

射出成型塑膠產品的纖維排向,會影響其纖維複合材料的的力學行為。因此在探討纖維複合材料的力學行為時,必須考慮成型過程所導致的微觀結構的組成,以及微觀結構的非線性行為。Digimat-RP提供一個整合射出成型模擬和產品結構分析的平台,並藉由Moldex3D分析得到的纖維排向,將不同纖維排向下之非等向性且非線性的材料性質提供給每個單元網格,以獲得更精準的結構分析結果。

步驟1:輸出Moldex3D的結果

  • 從Moldex3D FEA界面輸出纖維排向檔案(*.o2d)。先選擇有限元素軟體,再選擇“Mapped”方式將結果輸出。
  • 點擊開啟檔案 ,並指定用來映射的網格的檔案(以下範例中是使用LS-DYNA 的*.k)。
    注意:利用View/Edit model mapping來確認結構分析網格與模流分析網格是否一致。如果不是,則利用此功能調整座標軸,將此兩種模型校正對齊。
  • 勾選Fiber orientation output來輸出纖維排向檔案(*.o2d),並點擊 Export

步驟2:輸入結構、射出成型模型和非線性材料模型

  • 在 Moldex3D Digimat-RP上方功能列,點擊Load model輸入結構分析模型。
    注意:結構分析模型必須是一個完整的模型,包括邊界條件、外力、材料性質。其中材料性質的部分會被Digimat本身的材料模型取代。

  • 點擊New Digimat material 和 Import material from MX ,從Digimat-MX材料資料庫選擇非線性材料模型。
    注意:在Digimat-MX材料資料庫中,可利用Tools中的Advanced Filter來快速過濾自己所需要的材料(或者按Ctrl + F)。進入Advanced Filter,並點擊Digimat Analysis,選擇J2_plasticity 或 J2_thermoplasticity,點擊Search來搜尋所需的材料。
    注意:點擊State Vars 可觀察Digimat材料性質中的參數。

步驟3:輸入*.o2d檔,上傳並執行專案

  • 在選擇材料模型後,點擊 From mapped orientation fileLoad fields來輸入纖維排向檔案(*.o2d)。
    注意:在輸入纖維排向後,可看到綠色勾勾全部顯示在Material、Microstructure (orientation)、field mapping三個項目方塊的右下角,表示已成功建立專案,可以上傳並執行專案。

  • 點擊Submit  執行分析,然後選擇專案儲存位置,並點擊 Run locally。選擇CPU數目,並點擊Run來啟動分析。
    注意:需先從Tools ribbon的Settings 設定好有限元軟體執行核心的位置。

步驟4:探討結構分析結果

使用者可以透過訊息視窗來監看整個分析過程。分析結束後,可利用有限元軟體來查看分析結果(本例中是用LS-PrePost)。

  • 藉由Digimat的非等向性且非線性的材料模型,來預測受纖維排向影響的結構行為。

  • 輸出微觀力學的分析結果,例如:單獨檢視高分子塑料所受的應力和應變,或纖維排向的特徵值。


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