先進(jìn)的樹(shù)脂模注工藝仿真軟件——RTM-Worx

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先進(jìn)的樹(shù)脂模注工藝仿真軟件——RTM-Worx
一、前言
近年來(lái)，RTM（Resin Transfer Moulding）和CVI（Controlled Vacuum Infusion）等樹(shù)脂模注工藝技術(shù)由于其生產(chǎn)過(guò)程中很低的有機(jī)物揮發(fā)量、良好的可設(shè)計(jì)性及適合于成型中批量大型整體復(fù)雜構(gòu)件等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)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(jì)、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(jì)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(diǎn)之一。傳統(tǒng)的方法是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試制，其不僅耗時(shí)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(jì)生產(chǎn)的需要。在模具設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行仿真模擬，是提高模具開(kāi)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(jī)。
Polyworx公司是荷蘭一家致力于開(kāi)發(fā)先進(jìn)模注工藝流動(dòng)仿真軟件的公司，其旗下的主打軟件產(chǎn)品RTM-Worx是樹(shù)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(kāi)始開(kāi)發(fā)，已經(jīng)歷十余年的歷程。最初的微機(jī)版本名為7，RTM-Worx在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn)，使得操作更為簡(jiǎn)便，顯示更為清晰，計(jì)算更為快捷，功能更為強(qiáng)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(jī)，航海，軍工，游艇，材料加工以及建筑等各個(gè)行業(yè)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，備受用戶好評(píng)，在國(guó)際市場(chǎng)上占有極高的市場(chǎng)份額，充分確立了其在在該領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先地位。



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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(lái)計(jì)算樹(shù)脂在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)方程，進(jìn)而對(duì)RTM和CVI工藝進(jìn)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(jì)算的算法為核心，該算法快速穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、計(jì)算精確，能夠確保在很短的時(shí)間里為用戶提供準(zhǔn)確的計(jì)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(shù)脂模注工藝的工程師對(duì)該工藝進(jìn)行局部或全部過(guò)程優(yōu)化，使用者僅需很短時(shí)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(shù)脂模注工藝仿真領(lǐng)域內(nèi)性價(jià)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?jiǎng)澐帧⒎治鲇?jì)算功能等幾個(gè)方面對(duì)RTM-Worx進(jìn)行簡(jiǎn)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(qiáng)大的OpenGL庫(kù)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(gè)控制面板，其上下各有一個(gè)工具條，這上面分布有建模和分析計(jì)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(jìn)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(diǎn)、連接控制點(diǎn)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(duì)稱面來(lái)描述，在對(duì)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(xiàng)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(dú)提供）。
•    STL文件，包括二進(jìn)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(shù)脂注塑過(guò)程，該軟件能夠快速自動(dòng)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(wàn)個(gè)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(diǎn)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(gè)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(guò)調(diào)整上述各個(gè)參數(shù)，加之RTM-Worx計(jì)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(jì)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(shù)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(dú)定義增強(qiáng)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(wú)需注塑樹(shù)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(shù)脂參數(shù)只需一個(gè)，即樹(shù)脂粘度。RTM-Worx能夠自動(dòng)生成優(yōu)化的典型注膠和出膠口，使用者只需稍微改動(dòng)就能得到滿意的結(jié)果。用戶也可以在任何一個(gè)幾何控制點(diǎn)上設(shè)置注射口或溢料口，設(shè)置注射口時(shí)同時(shí)設(shè)置注射壓力或樹(shù)脂流量。RTM-Worx還提供了根據(jù)模腔填充百分率來(lái)控制注射口和溢料口開(kāi)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(guò)程。
4 精確快速的計(jì)算能力
RTM-Worx采用基于有限元方法對(duì)RTM和CVI工藝進(jìn)行仿真分析。該方法綜合了有限元分析和體積包絡(luò)計(jì)算，每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)中都會(huì)實(shí)時(shí)計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓強(qiáng)和樹(shù)脂流動(dòng)速度，同時(shí)跟蹤樹(shù)脂流動(dòng)的前峰，計(jì)算其流動(dòng)趨勢(shì)。該算法具有快速穩(wěn)定，計(jì)算精確的特點(diǎn)。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(gè)單元就能得到滿意的計(jì)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(jì)算在不到一分鐘的時(shí)間里就可以完成。
5 強(qiáng)大的后處理功能
在RTM-Worx中可以組合運(yùn)用云紋圖、等值線圖、向量圖以及數(shù)值標(biāo)注法來(lái)顯示模型的屬性參數(shù)，以便對(duì)模型進(jìn)行校核。對(duì)于仿真計(jì)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(jì)算結(jié)果直觀、清晰地顯示出來(lái)。

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(shù)脂流動(dòng)方向，用等值線表示樹(shù)脂填充時(shí)間。
三、總結(jié)
RTM-Worx仿真軟件具有如下特點(diǎn)：
    完全支持各向異性材料
    快速模擬樹(shù)脂傳輸流動(dòng)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(kuò)展
    穩(wěn)定精確快速的算法
    內(nèi)置分級(jí)文檔系統(tǒng)
    支持國(guó)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(dòng)前沿，壓力，各種性能等等）的聯(lián)合顯示
    非常短的培訓(xùn)時(shí)間：一天之內(nèi)形成生產(chǎn)力！
使用RTM-Worx進(jìn)行樹(shù)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(jì)的效率和質(zhì)量，降低開(kāi)發(fā)成本。還可以估算注膠時(shí)間，評(píng)估工藝參數(shù)影響，確定工藝窗口，通過(guò)進(jìn)行大量不同狀況下的仿真分析，輔之以極少量的試驗(yàn)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(yù)，并在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了領(lǐng)先的地位。如果您想進(jìn)一步了解RTM-Worx，請(qǐng)與其中國(guó)總代理CAEDA公司聯(lián)系，公司網(wǎng)址：www.caeda.com.cn，E-mail：caeda@vip.sina.com。

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chenenlin319:可惜公司沒(méi)有，希望以后能見(jiàn)識(shí)一下。 (2009-12-04 12:12 PM)

caefinder

這類軟件試用就知道好壞。

chenenlin319

可惜公司沒(méi)有，希望以后能見(jiàn)識(shí)一下。

caefinder

54m葉片例子

caefinder

試試就知道了，還是很好的，要接受新事務(wù)

zfkj

哈哈
相當(dāng)?shù)图?jí)
模擬和實(shí)際差別太大
如果按照?qǐng)D片那樣
從鋪層和流體來(lái)看
都不可避免出現(xiàn)干纖維

caefinder

我們可以提供計(jì)算咨詢：caeda@vip.sina.com

12342234

哎。。。，可惜公司沒(méi)有~~ [s:6]

wumingsheng

補(bǔ)充一下：


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



這個(gè)荷蘭的軟件MS很強(qiáng)大的..................