塑胶制品在现代社会上应用极为广泛,塑胶制品受其生产工艺限制,制品的玻纤排向、应力残余和材料各向异性等直接影响产品的性能。当进行有限元分析时,若将塑胶制品当成理想模型进行处理,未考虑材料玻纤排布等的影响,所得到的结果可能与实际存在较大偏差。为提高有限元分析结果,采用Moldflow进行注塑成型仿真分析,可以得到塑胶成型后的玻纤排向,应力残留和各向异性等结果,通过Digimat映射至Abaqus结构模型中作为初始条件和材料性能,从而在结构分析中保留了玻纤排向、应力残留和材料性能的各向异性造成的影响,使结果更加准确。
本案例为某汽车后尾门,经过多次开关后,该位置(局部模型)出现白纹,通过对比传统建模的强度分析和考虑moldflow纤维排向联合仿真分析的差异,以此验证联合仿真是否更加准确。
Moldflow的纤维排向结果如下,从局部纤维排向结果看,在对应实物有白纹的位置,纤维排向为顺向的趋势,会弱化在垂直方向的材料强度。
Abaqus局部模型与边界条件加载如下:
Moldflow的玻纤排向结果映射如下:
塑胶材料三个方向上的材料曲线如下(Mat1/ Mat2/ Mat3),一般情况下,塑胶产品在不考虑moldflow注塑影响的情况下,材料取值接近Mat2;
为验证各向同性与联合仿真的差异,
分别取Mat1/ Mat2/ Mat3与联合仿真结果对比:
对比以上仿真结果可知,在相同的载荷条件下, Digimat材料模型的应力结果相比Mat2高25%。
已知该材料的强度约38MPa,失效位置出现白纹,Mat2的分析结果为29.75MPa,联合仿真为37.20MPa,因此,联合仿真的结果能够更加准确预测产品的失效风险。
联合仿真分析,可以考虑玻纤配向对材料性能的影响,仿真结果更接近于实际状况,可以在前期更准确的预测失效风险。