塑料成型过程模拟分析网格划分

1、1 Moldflow通过“工程项目”来操作，管理分析方案和报告， 系统自动地把与方案和报告相关的所有信息放在指定的工作路 径下，只需要在项目管理区中进行各种操作。 模型导入 启动软件-Autodesk Simulation Moldflow Synergy 2015 新建工程-导入 2 SolidWorks文件 SLDPRT格式 另存为STL、IGS 和STP格式亦可 模型导入 3 新建工程-导入-选择网格类型 选择双层面 模型导入 4 模型导入 5 应用Moldflow2015进行模型分析之前，必须创建网格模型，即创建有限 元模型。网格是由很多单元组成的，每个单元之间是通过节点来连接的，用

2、节点参数表征单元的特性，由单元表征模型的特性，网格Moldflow2015 分析的基础。 网格（mesh） 简单来说，有限元方法就是利用假想的线（或面）将连续介质的内部和边界 分割成有限大小的，有限数目的，离散的单元来研究。这样，就把原来一个 连续简化成有限个单元的体系，从而得到真实的结构的近似模型，最终的数 值计算就是在这个离散化的模型上进行的。直观上，物体被划分成“网格” 状，在Moldflow中我们就将这些单元成为网格（mesh）。 6 中性面网格是Moldflow采用得最早的网格类型。它是由三节点三角形组 成的，其原理是将三维几何模型简化为中间面的几何模型，对中间面进行 网格划分，即网

3、格创建在模型壁厚的中间处，形成单层网格来代表整个模 型的网格，也就是平面流动来仿真三维实体流动。 网格类型 在Moldflow中，划分成网格主要有三种类型：中性面网格（Midplane）， 双层面网格（Fusion）和三维网格（3D） Midplane Fusion 3D 7 双层面网格是进行双层面模型分析的基础，是由三节点三角形 单元组成，其原理是将三维几何模型简化为只有上下表面的几 何模型，对两个表面进行网格划分，即网格创建在模型的上下 表面，形成双层面网格来代表整个模型的网格。（取中性层较难） 网格类型 三维实体网格是三维流动+保压分析的基础，是由四节点的三 角形形状的实心四面体单元组成

4、的，其原理是三维几何模型， 用四面体对模型进行网格划分，来进行真实三维模拟分析，主 要用于厚壁塑件和厚度变化比较大的塑件，利用三维模型可更 为精确地进行三维流动仿真。 8 网格选择原则：网格的密度或粗糙度、网格单元的纵横比都会 影响分析的结果。理想上，网格的三角形单元必须是等边三角 形。要尽量避免长而细的单元，因为在流动分析时，可能会导 致流动压力、温度和速度的急剧变化。太大的纵横比可能会导 致分析失败。 网格类型 对于表面网格，还必须考虑网格的匹配率。表面网格模型的网 格匹配率必须达到85%以上才可进行流动+保压分析，对于翘 曲分析，其匹配率还需更高。 纵横比=a/b 9 对已经存在的网格模

5、型重新进行网格的划分 网格的划分 将划分的网格放置在活动层中 指定网格单元边长值 （一般为产品最小厚度的1.52倍） 用于在双层面网格的两个相应的曲面上对齐网格单元 设置生成中性面或双层面网格时将使用的节点之间的最 小距离,如果相邻节点间的距离小于此距离，会在网格创 建过程中将这些节点合并在一起 10 设置要在为弯曲特征划分网格时使用的弦角约束 可用于手动设置要使用的弦角（390） 定义相对于指定的全局网格边长的默认最小弦长。 这可以由用户定义。默认值为全局网格边长的 20%。 网格从小特征周围的较精细单元到全局网格边长定义的较大单元的渐变，可由“增长 速率”控制。可输入值的范围介于 0 和

6、1.0 之间。增长速率为 0 时过渡更平滑，而值 为 1.0 时变化最快。模型中因增长速率的变化而产生的单元数取决于模型。 网格的划分 11 如果CAD模型部件在组件间的接触区域没有几 何误差，接触面上的节点和单元将准确重叠。 可对CAD模型中的细小变化进行补偿，并且尽 可能地对其网格 不考虑表面接触。如果接触区域的网格之间明显 不匹配，可能需要手动对其接触区域的节点。 将从网格中去除细长边（具有高纵横比的小单元） 网格的划分 12 预览网格 13 网格划分 14 网格日志 右键可将网格日志另存为TXT文件 15 网格密度 “定义网格密度”用来重新定义选择区域的网格密度，也就是局部细化网格 增

7、加网格的密度直到其改变对于分析结果没有明显的影响即可。控制网格密度最好 的方法是先对整个模型设置相同的网格密度值，再对需要细化密度的区域网格进行 重新定义 16 计算时间、网格密度及精度 当模型的网格密度增加的时候，计算时间会以指数正弦曲线增加，而在精度 上只有有限的提高。 17 熔接痕总是形成在孔洞附近或波前汇合的地方。如果网格太稀疏， 熔接痕可能不会显示，或显示得不准确。网格需要改善以得到准 确的熔接痕预测结果。 熔接痕预测 18 网格的统计 “网格统计”用于对划分完毕的网格进行统计，检验已经划分的网格是否符 合模型分析的要求，如果不符合要求，需要对网格单元进行修改，以提高网 格的质量，保

8、证模型分析结果的准确性。 表面三角形单元个数 已连接的节点 整个模型内独立的连通 域的个数，应为1，否则 模型存在问题 19 A自由边：是指一个三角形或三维单元的某一边没有与其他单元共用。（中 性面可不为0） 网格的统计 B共用边：是指两个三角形或三维单元共用一条边。 （双层面网格中只存在共用边） C交叉边：是指两个以上三角形或三维单元 共用一条边。（中性面可不为0） 20 相交单元：相交的单元数，表示不同平面上的单元相互交叉的情况，单元互 相交叉穿过是不允许的。 完全重叠单元：完全重叠单元数， 表示重叠的情况 网格的统计 21 网格的统计 三角形纵横比是指三角形的长、高两个方向的极限尺寸之比

9、。 单元纵横比对分析计算结果的精确性有很大的影响。高的纵横比会导致分析 变慢，而且会影响分析结果，如果最长边是沿着流动方向的，那么高纵横比 单元的后节点会对前面流动计算产生一个附加的抗力，影响分析速度。 一般在中性面和双层面类型的网格的分析中，纵横比的推荐最大值为6，在三维类型 网格中，推荐的纵横比最大和最小值分别为50和5，平均应该为15左右。 22 最小纵横比值：统计整个网格模型中纵横比最小值。 最大纵横比值：统计整个网格模型中纵横比最大值。 平均纵横比值：统计整个网格模型中纵横比平均值。 统计纵横比大于3的单元数 网格的统计 匹配百分比：单元匹配率仅仅针对双表面类型的 网格，表示模型上下

10、表面网格单元的相匹配程度， 通常大于85% 23 统计纵横比大于3的单元数为20，该单元上出现一条彩色的垂直法线 网格的统计 24 网格缺陷诊断 从CAD系统导入的模型没有倒角 从CAD系统导入的模型有小的倒 圆角 对midplane和fusion角落处的圆角除 了会产生较大的纵横比值，不会对分析 结果有影响 25 网格缺陷诊断 通常情况下，网格划分完毕后，网格中会存在缺陷，可通过网格统计查看网 格属性。网格单元的质量直接影响着模流分析的可行性及分析结果的精确性， 只有诊断并修复好网格，才能够使接下来的分析工作得以顺利而准确地进行， 从而保证分析质量。 26 纵横比诊断 27 网格缺陷诊断 2

11、8 “重叠单元诊断”用于诊断交叉和重叠的三角形单元。 查找交叉点 查找重叠 该模型无交叉点 网格缺陷诊断 29 取向诊断 对于上层面网格，单元定向可用于表示并区分网格的内、外表面，并会以蓝 色显示网格的外表面，以红色显示网格的内表面。 一般来说，无须进行单元取向 诊断，因为即使网格模型中存 在定向不正确的单元，都可执 行“全部取向”进行修复 对Fusion网格，所有element的配向均朝外，显 示为蓝色 对于Midplane网格，凹模侧为蓝色，凸模侧为 红色 30 “连通性诊断”用于诊断窗口中对象的连通性，诊断时需要先任选一个单元 进行诊断，与选中单元连通的单元显示为红色，不连通的单元显示为

12、蓝色 连通性诊断 31 连通性诊断 连通性描述及诊断 如果该model代表一个cavity，或者是用流道系统连在 一起的几个cavity ，则连接区域的值应该为1 选择一个element来检查其它element的连接性 OKProblem 32 “厚度诊断”用于诊断三角形单元的厚度，模型同一特征区域的厚度应相等 或相近。 厚度诊断 33 网格匹配诊断 当模型形状比较复杂，厚度变化较大，较多倒角、倒圆角和其他细微特征时，划分 出来的网格的匹配率往往会比较低。当出现这种情况时，可在导入模型之前，将模 型的倒角、倒圆角等特征删除，即可显著提高网格的匹配率。 34 8. 出现次数诊断 用于诊断模型实体

13、出现的次数 “出现次数”只能用于单独的流动分析，如果你想进一 步做冷却、翘曲或者应力分析，你不能使用出现次数 (occurrence numbers)。此时你必须建构完整的模型 。 4 4 4 2 1 出现次数诊断 35 柱体单元长径比描述及诊断 诊断柱体单元的纵横比 柱体单元理想的纵横比为R=L/D=2.5 柱体单元长径比描述 36 柱体单元数诊断 用于诊断每一条轴线上杆单元的数目，建议不少于3 节。 有角度单元柱体诊断 用于诊断杆单元的重叠、包含单元。防止未删除的 轴线重新生成网格。 柱体单元长径比描述 37 冷却回路诊断 诊断冷却回路必须拥有一个进水口和一个出水口。 喷水管/隔水管诊断

14、诊断隔水板或喷水管是否正确设置。 38 设定一最小边长； 系统利用当量法自动计 算出最小面积， 网格面积小于上述数值 的将被显示 零面积单元描述及诊断 39 网格缺陷修复工具 通过以上的网格诊断工具，发现划分的网格中存在网格缺陷，而网格的质量直接影 响着模流分析结果的准确性，所以，对网格缺陷的修复是相当重要的工作。 “自动修复”主要用于修复网格中存在的交叉与重叠单元问题，可以有效地改进网 格的纵横比，此项功能对双层面模型很有效。 在使用一次该功能后，再次反复使用，可以提高修改的效率，在手动处理网格存在 的问题之前，一般都进行自动修复，可以减少工作量，但是不能期待该功能解决所 有网格中存在的问题

15、。 40 修改纵横比 “修改纵横比”用于修复纵横比，是通过指定最大纵横比，来降低网格模型中的最 大纵横比。使用此命令后，系统会自动改善一部分三角形的纵横比问题，通常使用 此命令后，系统并不能将纵横比修复到所期望的数值，所以，在使用此命令后，有 较大纵横比的地方还需要手动进行修复。 无法编辑编辑30个单元数 41 如果很高Aspect Ratio的网格不能避免，那么，其最长边尽量 置于与流动方向垂直的角度上 FlowFlow 42 整体合并 “整体合并”通过指定“合并公差”，自动合并所有间距小于合并公差值的节点。 主要用于修复纵横比和零面积区域。 这个选项对于有零面积区域或极小单元格存 在的网格

16、来说很有用，同时它又是修复纵横 比问题的有力工具。 43 合并节点 “合并节点”用来将一个或多个节点合并到一指定的节点上。常用于修复自由边、 纵横比较大、交叉或重叠三角形单元等。 44 合并节点 合并之后的网格单元形状比较合理，由 纵横比诊断图可看出，合并后原来区域 的纵横比降低了 45 交换边 “交换边”用来交换两相邻三角形单元的公共边，但是相邻的三角形单元必须在 同一个平面上（且有共用边），否则无法交换，主要在改善网格纵横比时使用。 不在一个平面上，无法互换 46 重新划分网格 “重新划分网格”对某区域重新划分网格，用于获得更加合理的网格，在模型划 分完网格的基础上，需要对部分区域进行重新

17、划分，可以用来在形状复杂或者形 状简单的模型区域进行网格局部加密或局部稀疏。 形状特征变化较大区域 47 一般情况下，提倡在工艺条件变化较大的区域重新定义细化网格密度，如在浇口附 近的网格密度要求小一点 目标边长度指定重新划分单元 的边长，此数值的大小将影响 重划分后的网格密度。值越小， 密度就越大。 在对网格单元进行重新划分时， 应将所划区域的上下表面网格 同时选中以避免重划区域后影 响网格的匹配率。 重新划分网格 48 插入节点 “插入节点”用来在指定的两节点之间或指定的三角形单元内创建一新的节点， 以获得理想的纵横比。 选择的两个节点必须是同 一个三角形上的同一条边 上的节点，否则插入选

18、项 无法完成。 49 插入节点 50 处理高纵横比单元-插入节点 51 处理高纵横比单元-插入节点 52 处理高纵横比单元-插入节点 53 处理高纵横比单元-合并节点 54 处理高纵横比单元-合并节点 55 移动节点 “移动节点”用来将指定的一个或多个节点按照指定的绝对或相对坐标移动一 定距离。 56 “对齐节点”用来重新排列一组节点，需要首先指定两节点作为基准节点，然 后把选择的需要移动的节点重新排列到两基准节点所在的直线上 对齐节点 加Ctrl可以选择对齐多个节点 57 “填充孔”是通过创建三角形单元来填补网格上所存在的非结构性洞孔或是缝 隙缺陷。 其他网格修复工具 “缝合自由边”可用于修

19、复自由边。 “平滑节点”用于自动重新划分与选定节点有关联的网格单元，以得到更加均 匀合理的网格，从而有利于计算。 当某一网格单元严重背离模型表面，或不再符合网格表面模型时，“投影网格” 可还原网格，使网格遵循模型表面。 “清除节点”用来清除网格模型中与其他单元没有任何联系的节点。当网格处理完毕 及流道和浇口等对象建好后，通常会使用此功能以清除所有多于的节点。 58 “创建柱体单元”可通过存在的节点创建柱体单元。 柱体单元在创建浇注系统、冷却系统时用得比较多。 创建柱体单元 文本框中分别输入柱体单元的第一节点和第二节点，以这两个节点为起始和终点节点 创建柱体单元，如果需要创建多个柱体单元，可在“

20、柱体数”文本框中输入个数 59 删除实体 “删除实体”用来删除选定的网格单元。 也可以使用键盘上的Delete键直接删除选定的网格单元， 但如果选定的对象类型很多，可筛选对象类型。 60 本章小结 本章主要介绍了对模型的网格进行问题的诊断和修复的步骤。在网格诊断的基 础上进行网格单元的修复，在模流分析工作前处理中是非常重要的步骤，而网 格质量的好坏会直接影响分析结果的准确性。 通过本章的学习，应能很好地掌握各种网格修复工具的使用，以及针对各种网 格问题来运用合适的工具进行修复，直到满足其分析形式的网格质量要求。 总之，网格修复占据了模流分析工作的很大一部分时间，通过对多个零件的网 格处理，从而加强网格修复的速度。 61 1. 划分网格 2.加密局部网格 3.修改纵横比 上机内容 62 应用Moldflow2015进行模型分析之前，必须创建网格模型，即创建有限 元模型。网格是由很多单元组成的，每个单元之间是通过节点来连接的，用 节点参数表征单元的特性，由单元表征模型的特性，网格Moldflow2015 分析的基础。 网格（mesh） 简单来说，有限元方法就是利用假想的线（或面）将连续介质的内部和边界 分割成有限大小的