先進的樹脂模注工藝仿真軟件——RTM-Worx

caefinder

先進的樹脂模注工藝仿真軟件——RTM-Worx
一、前言
近年來，RTM（Resin Transfer Moulding）和CVI（Controlled Vacuum Infusion）等樹脂模注工藝技術(shù)由于其生產(chǎn)過程中很低的有機物揮發(fā)量、良好的可設(shè)計性及適合于成型中批量大型整體復(fù)雜構(gòu)件等優(yōu)點，被越來越廣泛地應(yīng)用于高性能復(fù)合材料成型制造領(lǐng)域。然而，這些工藝技術(shù)需要在生產(chǎn)之前設(shè)計、加工出合適的模具設(shè)備。如何在較低的成本和周期下設(shè)計出既能滿足生產(chǎn)工藝需要，又能保證產(chǎn)品質(zhì)量要求的模具一直是業(yè)界積極探討的熱點之一。傳統(tǒng)的方法是憑經(jīng)驗進行試制，其不僅耗時耗力，而且難以保證產(chǎn)品質(zhì)量，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代復(fù)合材料模具設(shè)計生產(chǎn)的需要。在模具設(shè)計和制造過程中采用數(shù)字化技術(shù)進行仿真模擬，是提高模具開發(fā)效率，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑之一。Polyworx公司早在十幾年前就已經(jīng)致力于這方面的研究，并且已經(jīng)取得了驕人的成績。
Polyworx公司是荷蘭一家致力于開發(fā)先進模注工藝流動仿真軟件的公司，其旗下的主打軟件產(chǎn)品RTM-Worx是樹脂模注工藝領(lǐng)域內(nèi)具有世界領(lǐng)先地位的數(shù)字化仿真分析軟件，該軟件于1991年開始開發(fā)，已經(jīng)歷十余年的歷程。最初的微機版本名為7，RTM-Worx在其基礎(chǔ)上進行了多項改進，使得操作更為簡便，顯示更為清晰，計算更為快捷，功能更為強大。目前，RTM-Worx已在世界各地被廣泛應(yīng)用于航空，風(fēng)力發(fā)電機，航海，軍工，游艇，材料加工以及建筑等各個行業(yè)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計制造領(lǐng)域，備受用戶好評，在國際市場上占有極高的市場份額，充分確立了其在在該領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先地位。



NH90直升機起落架RTM工藝成型仿真    復(fù)合材料飛機翼盒RTM工藝成型仿真



C55賽艇CVI工藝成型仿真    54米長的風(fēng)力發(fā)電機葉片成型仿真
圖1 RTM-Worx在眾多復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛采用
二、RTM-Worx功能介紹
RTM-Worx是一種基于有限元方法來計算樹脂在多孔介質(zhì)中的流動方程，進而對RTM和CVI工藝進行仿真分析的軟件。該軟件以綜合了有限元分析和體積包絡(luò)計算的算法為核心，該算法快速穩(wěn)定、功能強大、計算精確，能夠確保在很短的時間里為用戶提供準(zhǔn)確的計算結(jié)果。該軟件還為用戶提供了以模擬目標(biāo)為中心的直觀的用戶界面和方便快捷的預(yù)處理和后處理系統(tǒng)。RTM-Worx直觀易用，適合那些不熟悉有限元原理但精通掌握樹脂模注工藝的工程師對該工藝進行局部或全部過程優(yōu)化，使用者僅需很短時間的培訓(xùn)和少量技術(shù)支持就能充分掌握，被公認(rèn)為是樹脂模注工藝仿真領(lǐng)域內(nèi)性價比最高的仿真分析軟件產(chǎn)品。
下面主要從幾何建模、有限元劃分、分析計算功能等幾個方面對RTM-Worx進行簡要介紹。
1．完善的GUI界面與幾何建模功能

圖2 RTM-Worx圖形化用戶界面
RTM-Worx采用基于強大的OpenGL庫的三維圖形顯示技術(shù)，其GUI界面如圖2所示，模型顯示區(qū)的左邊是一個控制面板，其上下各有一個工具條，這上面分布有建模和分析計算所需的全部菜單和按鈕。使得建模操作更加直觀和方便。
RTM-Worx擁有適用于進行數(shù)值仿真分析的三維空間幾何建模工具，用戶可以輕易建立或修改由控制點、連接控制點的線和由線包圍的面組成的三維空間幾何模型。在RTM-Worx中，三維立體結(jié)構(gòu)以其對稱面來描述，在對稱面上除了具有幾何結(jié)構(gòu)的厚度屬性外，還可以設(shè)置與仿真分析密切相關(guān)的纖維方向、纖維體積含量等屬性。
RTM-Worx也可以直接從其他建模應(yīng)用軟件中直接導(dǎo)入現(xiàn)成的模型數(shù)據(jù)，目前這項功能支持的文件格式有：
•    AutoCAD DXF；包括二維和三維模型文件，最高支持到其r14版。
•    PATRAN Neutral格式文件（將單元網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為RTM-Worx面模型）。
•    PATRAN層壓板鋪層文件（單獨提供）。
•    STL文件，包括二進制和ASCII格式。
•    C-Mold網(wǎng)格文件（*.fem, 將單元網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為RTM-Worx面模型）。
•    SEPRAN網(wǎng)格文件（*. msh），包括連接單元。
•    全面支持7模型數(shù)據(jù)文件（.pi7）。
2．快速的有限元網(wǎng)格劃分技術(shù)
RTM-Worx應(yīng)用有限元法仿真分析樹脂注塑過程，該軟件能夠快速自動地將幾何模型劃分為有限元網(wǎng)格，其中導(dǎo)流槽劃分為一維單元，模型的平面結(jié)構(gòu)被劃分為二維三角元，在P4電腦中幾秒鐘就可以劃分出上萬個三角元。單元網(wǎng)格的劃分密度除了可以由最大單元尺寸、最小單元尺寸和控制點密度等參數(shù)控制之外，RTM-Worx還提供如下有限元網(wǎng)格工具：

  
圖3 RTM-Worx有限元網(wǎng)格劃分
•    Coarse mesh. 稀疏網(wǎng)格，生成盡可能少的網(wǎng)格數(shù)目，主要用于粗略分析。
•    Uniform mesh. 等大小網(wǎng)格，生成所有網(wǎng)格的尺寸幾近相等。
•    10% of model. 最大網(wǎng)格尺寸為包裹整個幾何模型圓球半徑的10%。
•    Double minimum size. 將最小單元尺寸增加一倍。
•    Halve maximum size. 將最大單元尺寸縮小一倍。
通過調(diào)整上述各個參數(shù)，加之RTM-Worx計算速度相當(dāng)迅速，使用者方便得修改有限元單元尺寸以便調(diào)整計算精度。
3. 專業(yè)的材料和工藝參數(shù)設(shè)置
RTM-Worx是專門用于樹脂模注的仿真軟件，因此需要定義材料參數(shù)和工藝參數(shù)。在RTM-Worx中，不需要單獨定義增強材料參數(shù)，只需在平面單元屬性中定義厚度、孔隙率、滲透率、纖維方向等參數(shù)即可，厚度為零則表示此區(qū)域無需注塑樹脂，除厚度外不定義其他參數(shù)則表示該區(qū)域內(nèi)為空腔。樹脂參數(shù)只需一個，即樹脂粘度。RTM-Worx能夠自動生成優(yōu)化的典型注膠和出膠口，使用者只需稍微改動就能得到滿意的結(jié)果。用戶也可以在任何一個幾何控制點上設(shè)置注射口或溢料口，設(shè)置注射口時同時設(shè)置注射壓力或樹脂流量。RTM-Worx還提供了根據(jù)模腔填充百分率來控制注射口和溢料口開閉的功能。這樣可以非常好的模擬多注射口、多溢料口的填充過程。
4 精確快速的計算能力
RTM-Worx采用基于有限元方法對RTM和CVI工藝進行仿真分析。該方法綜合了有限元分析和體積包絡(luò)計算，每一個時間步長中都會實時計算各個節(jié)點的壓強和樹脂流動速度，同時跟蹤樹脂流動的前峰，計算其流動趨勢。該算法具有快速穩(wěn)定，計算精確的特點。提高網(wǎng)格密度能夠改善模型的仿真分析精度，但一般的模型只需劃分不到1000個單元就能得到滿意的計算結(jié)果（誤差一般在1%以內(nèi)），而這樣規(guī)模的單元模型的計算在不到一分鐘的時間里就可以完成。
5 強大的后處理功能
在RTM-Worx中可以組合運用云紋圖、等值線圖、向量圖以及數(shù)值標(biāo)注法來顯示模型的屬性參數(shù)，以便對模型進行校核。對于仿真計算生成的大量的數(shù)據(jù)結(jié)果，RTM-Worx也能夠任意組合應(yīng)用這些圖形顯示方式和直接標(biāo)注數(shù)值等方法將計算結(jié)果直觀、清晰地顯示出來。

圖 圖形化結(jié)果綜合顯示
在上圖所示的例圖中，用云紋圖顯示結(jié)構(gòu)的不同厚度，用矢量圖表示樹脂流動方向，用等值線表示樹脂填充時間。
三、總結(jié)
RTM-Worx仿真軟件具有如下特點：
    完全支持各向異性材料
    快速模擬樹脂傳輸流動路徑
    成熟的預(yù)處理和后處理系統(tǒng)
    兼容STL, DXF以及PATRAN格式輸入文件
    考慮織物材料的MSC/Patran層和板模塊的交互界面
    支持非等溫反應(yīng)擴展
    穩(wěn)定精確快速的算法
    內(nèi)置分級文檔系統(tǒng)
    支持國際單位制和英制單位體系
    支持任意向量（速度、滲透性）、圖層和輪廓線圖（流動前沿，壓力，各種性能等等）的聯(lián)合顯示
    非常短的培訓(xùn)時間：一天之內(nèi)形成生產(chǎn)力！
使用RTM-Worx進行樹脂模注仿真分析，能夠輕松、合理地確定RTM和CVI模具中的導(dǎo)流槽、注射口和溢料口，從而大大提高模具設(shè)計的效率和質(zhì)量，降低開發(fā)成本。還可以估算注膠時間，評估工藝參數(shù)影響，確定工藝窗口，通過進行大量不同狀況下的仿真分析，輔之以極少量的試驗就可以得到高性能的產(chǎn)品。
RTM-Worx以其出色的表現(xiàn)贏得了世界各地廣大用戶的普遍贊譽，并在國際市場競爭中占據(jù)了領(lǐng)先的地位。如果您想進一步了解RTM-Worx，請與其中國總代理CAEDA公司聯(lián)系，公司網(wǎng)址：www.caeda.com.cn，E-mail：caeda@vip.sina.com。

buglj

推銷軟件包？

wumingsheng

補充一下：


CFD.............



這個荷蘭的軟件MS很強大的..................

12342234

哎。。。，可惜公司沒有~~ [s:6]

caefinder

我們可以提供計算咨詢：caeda@vip.sina.com

zfkj

哈哈
相當(dāng)?shù)图?br /> 模擬和實際差別太大
如果按照圖片那樣
從鋪層和流體來看
都不可避免出現(xiàn)干纖維

caefinder

試試就知道了，還是很好的，要接受新事務(wù)

caefinder

54m葉片例子

chenenlin319

可惜公司沒有，希望以后能見識一下。

caefinder

這類軟件試用就知道好壞。