[发明专利]一种热塑性复合材料水容器制件密封性的有限元模拟方法

说明书

本发明公开一种热塑性复合材料水容器制件密封性的有限元模拟方法，属于高分子材料注塑成型领域，该方法通过直接利用高分子材料成型加工软件Moldflow模拟结果来评估水容器类制品在后期使用过程中的密封性，通过对模拟结果的处理，得出高分子材料水容器密封性平面的平面度是否达到设计要求，给工程人员在设计阶段提出合理的指导性意见。该方法突破了高分子材料成型加工模拟方法的应用领域，将Moldflow应用于产品后期使用中的密封性要求评估中；极大的提高了工作效率，直接利用材料成型的模拟结果来评估产品的后期使用状态，缩短了产品开发周期，降低了开发成本。

技术领域

本发明属于高分子材料注塑成型的有限元模拟方法领域，具体涉及一种基于Moldflow的以塑代钢热塑性复合材料水容器制件的密封性有限元模拟方法。

背景技术

高分子材料成型的有限元模拟方法以Autodesk公司的Moldflow为代表，其有极大份额的市场占有率，能有效协助工程人员进行验证和优化塑料零件结构设计、注塑模具设计和注塑成型工艺，从而提前预知一些实际生产中可能存在的问题、并提早解决，最终提高实际生产效率、节约生产成本。

Moldflow目前多应用于高分子材料成型加工领域，多是用来评估产品模具设计是否合理、浇口类型和位置是否合适、冷却系统布局是否完善，加工工艺参数是否匹配，以及材料在成型加工过程中流动是否平衡、熔接痕是否严重、翘曲变形是否在设计要求范围内等问题。

对于大容积的水容器制件，早期工程人员出于安全角度多采用金属材料，长久使用下来工程人员发现一些问题，例如金属易受腐蚀，制品重量大、不易运输装配，金属材料制造过程中消耗能源较大、污染排放严重。为响应全球节能减排趋势，以塑代钢利用可回收再利用的高分子材料是较为理想的新方向。

高分子材料作为水容器承载液体后能否承载水压、成型后是否能够密封都是制约其应用的问题。Moldflow作为优秀的成型模拟软件多应用高分子材料成型阶段，但是对产品的后期应用还涉及不多。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种热塑性复合材料水容器制件密封性的有限元模拟方法，给工程人员在设计阶段提出合理的指导性意见，达到缩短开发周期、降低开发成本、提升产品竞争力的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的一种热塑性复合材料水容器制件密封性的有限元模拟方法，通过Moldflow来评估热塑性复合材料制品注塑成型后翘曲变形对密封性的影响，该方法具体包括以下步骤：

(1)将热塑性复合材料水容器制件数模以Dual Domain Mesh网格类型导入Moldflow中，并对其进行有限元网格划分；

(2)对已划分好的有限元网格进行网格质量优化，使其达到Moldflow分析的质量标准；

(3)对已经优化好的热塑性复合材料水容器制件有限元网格设定热塑性材料牌号、浇口位置和类型、冷却系统；

(4)选定Cool+Fill+Pack+Warp分析任务，Warp分析任务中选用分离翘曲原因任务；

(5)有限元选用ARD-RSC模型参数，精度采用完全积分10节点四面体单元；

(6)选定并型多线程分析模式，提交分析。

作为改进，待分析任务结束后，对结果进行翘曲分析，步骤如下：

(1)以设计图纸要求的基点为基准点，分别测量水容器制件在X、Y和Z方向的变形量D_T(x,y,z)；

(2)进行尺寸核查，使用公式

D_P(x,y,z)＝D_M(x,y,z)-D_T(x,y,z)