Moldex3D R11推出全新纤维配向预测分析

K哥

近年，长纤维复合材料已广泛应用于汽车、消费性和工业领域。过去常利用玻璃纤维和碳纤维加入塑料材料，在不显著增加产品重量下强化机械和热性能。纤维长度和玻璃纤维强化塑料的机械性能提升有如图一所示之关系。虽然加长纤维长度能大幅提升强度与耐冲击性，然而，这些性能的提升也与纤维的排向有很大的关系。

举例来说，因纤维优选排向，射出成型过程中的剪切流动会使纤维产生配向，造成产品性质的异向性，这多半适合于需要平行流动主轴方向而非垂直方向有较佳强度的产品。但在需要等向性收缩的产品，纤维无特殊配向的随机分布有助于避免翘曲。因此对于含纤维材料，为了决定产品性质、协助产品与模具设计、以及选择加工条件，纤维配向必须被精确的预测。

图一. 复合材料性质随纤维长度增加而提升 (Source: Plasticomp)

Moldex3D R11全新长纤配向预测模块，不仅短纤配向，甚至是长纤维也可精确的模拟。传统纤维配向数学模型是利用由Folgar-Tucker推导之非等向旋转扩散模型(ARD)来描述纤维间干扰，然而此一模型需要五个参数，其计算方式亦不有效率。Moldex3D R11利用了改良的非等向旋转扩散模型(iARD)，在预测上大幅领先其他软件的计算方式，再配合使用延迟主旋转速率模型(RPR)，iARD提供了精准的纤维配向预测以及快速计算。特点包含：

·        只需三个具物理意义的参数，使用者可以轻易设定。

·        加速计算，对于高阶四阶配向张量计算可加快 50%。

·        不需要设定浇口处的初始配向条件，使用者操作起来更为简易。

·        模拟长纤特性，包含不同基材、纤维弹性，以及流场影响。

·        更正确的在厚度方向上之纤维配向以及弹性模数分布。

Moldex3D的预测正确性可由下图二所示，利用中央进浇的圆盘试片为测试模型，对于A11张量，越大值代表在流动方向有较佳配向，下图中实验数据(方块)与Moldex3D iARD模拟结果(红色连续线)皆显示于接近上下表层处(z/h=+-1)有较明显配向，中心处(z/h=0)则趋于混乱。传统ARD模型无法成功预测此一特性。

图二. Moldex3D 的iARD长纤预测结果(红色连续线) 明显优于传统ARD模型(虚线)，与实验值吻合

Moldex3D 最新长短纤配向预测技术，可协助产品设计和模具开发业者更精准掌控产品质量。