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有限元分析对零件性能的影响和提高

发布的 丹尼斯McGuigan2021年8月11日9:30:22 AM
丹尼斯McGuigan

有限元分析

总体而言,全球塑料市场价值在2020年达到近5800亿美元。其中,注塑应用领域占比最大,略高于43%欧宝体育直播足球1-这是一个强有力的指标,表明塑料正迅速成为制造商应对重量、可持续性和合规挑战的主要解决方案。

但是,只有满足汽车、电子/电气和建筑等越来越依赖塑料的行业的期望,注塑成型组件才是可靠的解决方案。性能很大程度上取决于为特定的注塑成型部件选择的树脂,但哪种材料是正确的?

为了得到准确的答案,制造商转向塑料部件的有限元分析(FEA)和定制注塑模具的所有方面的测试经验

Fea计算:应力-应变曲线

力量和灵活性是关键的特点确定树脂使用的适宜性.FEA通过将一个注塑成型零件划分为有限大小的简单形状单元,可以对两者进行精确的检查。用数学方程来测试每个单元的位移,并从中得到关键的应力和应变数据。

FEA围绕应力-应变曲线(或绘图),这是不同的树脂。应力-应变曲线反映了由拉伸/压缩载荷(应力或压力)引起的变形量(应变)。

曲线的形状由以下因素决定:

  • 树脂类型
  • 树脂温度
  • 加载速度

最后的曲线揭示了树脂的临界性能及其与预期用途的潜在匹配。应力-应变曲线可以是非线性的,也可以是线性的,这取决于被分析的树脂是不增强的还是增强的。

非线性曲线

在屈服点之前,非增强塑料的应力-应变曲线是非常非线性的(弯曲的),必须用非线性材料而不是线性材料的方程来分析。

这是一些模塑者的一个重要区别:

    • 选择不投资非线性有限元软件,这是更昂贵的,需要更多的时间设置,并需要更多的时间运行。他们只是默认使用熟悉的、可能更符合要求的软件预算管理
    • 依赖供应商提供的杨氏模量数据,而不是分析材料的应力-应变曲线。模量数据可以扭曲结果,因为它代表了应力-应变曲线上的一个点

任何一种捷径都可能带来误导的结果。有经验的注塑师会使用实际的应力-应变曲线信息,以确保非线性有限元测试的准确性。

线性曲线

在许多塑料中,玻璃可以增加强度/硬度,并提高耐高温性.使用线性有限元技术可以很容易地评估玻璃增强塑料零件。线性有限元假设被分析零件的“小位移”,并使用适当的方程来更快地解决计算。

通常,屈服强度和极限强度是等价的,所以应力-应变曲线保持线性。玻璃纤维比基础树脂要坚硬得多,并克服了树脂的非线性特性。纤维增强树脂的性能与金属非常相似,但在某一点上,材料就会断裂,而不是拉伸/屈服。没有真正的屈服点。

针织谱线强度

另一个加强的问题是编织线强度。在注射成型过程中,树脂熔体流动前劈开,绕着该零件的芯销或开口。欧宝体育直播足球当气流前端与开口背面的另一半裂口相遇时,就会出现一条编织线。

一个对接型的针织接头,在流动前端相遇“面对面”是最有害的注射玻璃增强树脂注塑结果。欧宝体育直播足球气流前缘将任何烟雾、困住的空气或霉菌表面污染推到它前面。所有这些元素都集中在编织线上,并削弱了两个锋面之间的联系。如果在使用纤维增强树脂时发生对接型针织接头,由于纤维不能交叉编织线,编织接头甚至更弱。

类似的条件存在,其中流动前沿满足,然后流动并排完成填充注射成型零件。虽然不可取,但这欧宝体育直播足球成型缺陷由于任何污染都可能被推到流前端的前面并沉积下来,因此比对接式针织接头要轻一些。

利用有限元分析模具流场软件

一般来说,先进的FEA模流软件可以预测模具内的树脂流。流分析的结果用于:

  • 通过防止高应力区域与编织线重合和/或浇注错位,推断纤维方向和编织线位置来指导关于加强部分的设计决策
  • 使用“流入”和“交叉”方向的机械特性进行结构有限元分析,以更好地了解零件的性能和反应

从模流分析中收集到的信息是粒状的和关键的。这是势在必行的合作伙伴与一个有内部工程师能够运行模具流软件和准确解释结果。注塑成型零件复杂的几何形状、严格的公差和其他复杂的方面的生产和性能可能会受到影响。

工程解决方案

有效的FEA过程和模拟取决于工程师对他们正在评估和最终可能使用的材料所拥有的深入知识。并不是所有的注塑模具都能利用这种经验。还有少经过专门培训的内部工程师这是凯旋的显著优势,也是您的竞争优势。欧宝在线客服

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工业用树脂的选择

来源:Grand View Research,塑料市场规模、份额和趋势……2021 - 20282021年4月,

主题:塑料零件设计

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