Moldflow高精度高效率分析

高精高效模流分析技术

MoldFlow 3D分析技术的引进与推广

工程部 2013年1月9日

一、 3D分析技术的引进

模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。计算机辅助工程（CAE）技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比，CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。因此，不断加强自身的CAE技术是现代企业赢得市场竞争的关键，同时，这甚至影响着未来企业的生存。

模具行业最被广泛应用的CAE技术当数模流分析技术，即将实体划分为有限元进行各项分析，有限元分析一般可分为中面有限元，表面有限元和三维有限元，三者中三维有限元分析精度最接近实际，但由于其3D有限元数量的庞大给计算机带来了巨大的计算量，其分析速度一直制约着CAE技术的发展。但随着计算机产业的发展，计算机的计算方式和运算速度不断地得到提升，三维有限元分析已不再是案台上的花瓶。

公司使用的模流分析软件是MoldFlow，其分析方式有中性面分析、双层面分析和3D分析，各种分析均有一一对应的网格。

目前公司分析模式：一般采用双层面分析，少数精度要求高的产品采用3D分析。

模式形成原因：软件使用上，刚从MPI6.1过渡到MoldFlow2012，6.1的分析思路和分析经验告诉我们：双层面分析精度基本能满足一般要求，3D分析速度是双层面的数倍。

为什么要推广3D分析

1、因为3D分析精度高

它是最接近于实际模型的分析

2、因为双层面分析具有局限性

A 、 双层面对网格质量要求高：平均纵横比需小于 6；对于流动分析，网格匹配率必须高于 85%；而对

于翘曲分析，则必须高于 90%。对于我们公司的一般产品而言纵横比修到6，要花上大量时间；一般网格匹配率很难高于85%。而3D 网格纵横比小于30即可，且无需考虑匹配率问题，因此修补3D 网格效率会更高。

B 、 双层面分析对壁厚不均的制品分析结果出入较大。而我们公司多数是壁厚不均，常有尖边存在（厚

度小于0.5mm ），如有齿形菲涅条纹的制件，一般分析时会提示“厚度超出预期”的警告。这样分析出来的结果通常准确性很低。

例一：AI25、C794、C868、C869均出现的问题

以上问题均由尖边引起，不但减慢了分析速度，还影响了分析精度（充填时间、冲填压力、锁模力均

与实际偏距很大。） 例二：AL95

公司所有此类齿形花纹模具，双层面分析均会发生厚度与实际不符问题。 网格厚度与实际一致，但分析结果却偏差很大（见下页）

网格厚度检测

网格厚度检测

由此可见产品的厚度不均对双层面的分析结果精度是影响巨大的。

3、因为3D分析速度已经有了质的飞跃。

2009年7月Autodesk公司发布了Moldflow2010版，在这个版本中采用了全新的AMG算法，支持多CPU 并行分析和显卡GPU分析，分析效率和精度得到了全面提升。

MPI6.1及以前版本仅可单CPU分析，现在工程部电脑多为4核以上CPU，分析速度将是以前的数倍。

GPU是显卡的图形处理器，利用CUDA技术提供的处理能力，

配上内置显存，在显卡中能够解决复杂的模拟问题，经过我的

实际测试，使用此功能能使分析时间缩短20%至30%

官方给出的数据

现在的3D分析速度与旧版

Moldflow的分析速度对比

注射压力分析

未开启

GPU 分析所得分析时间

开启GPU 分析所得分析时间

节约了45分钟，速度提升了29%

开启GPU 分析后，分析时间对比

（GPU 功能需开启才能使用）

相同的模型相同的注射参数

同样进行充填+保压

3D 分析速度与双层面分析速度谁快呢？

经过我多个分析项目的测试，3D 分析速度基本与双层面分析速度一样（前提是双层面网格不存在质量问题的情况下，否则3D 分析还会更快一点）。

因此，无论从精度上，还是从速度上，使用全3D 分析已然成了最优的选择。

3D 分析的优势

3D 流动分析可以观看喷射现象，可以预测或验证部分熔接痕的形成原因，而这些在双层面分析中是无

法观察到的。 双层面分析 3D 分析

对于薄膜浇口，双层面流动明显与实际情况及与流体动力学不符。

熔料在注射过程中从薄腔进入厚腔，发生了喷射现像，制件如图所示产生了熔接线问题。

在慢速注射时考虑重力因素的情况，此分析对于我们慢速注射的光导件、超厚制件是有一定意义的。

而这在双层面中是无法分析到的。

二、 3D 分析技术的推广

注意

网格划分：划分3D 网格之前需先划分双层面网格，并将网格修至：1个连通区域，30以下的最大纵横比（时

间允许的话建议尽量修至15以下），无自由边及多重边，配向不正确的单元为0，无交叉及重叠单元。 分析项目：仅“填充+保压” “翘曲”分析支持GPU 分析功能。 GPU 分析的开启：

1、 最低硬件要求是一个已启用 CUDA 的显卡，能够处理双精度（64 位浮点精度）计算（工程部电脑

全部显卡拥有独立GPU ）

2、 求解器参数中，需在“填充+保压分析”选项卡选择“使用GPU ”

3、 求解器参数中，需在“翘曲分析”选项卡选择“使用GPU ”

源数据处理•数据优化•导入数据网格处理

•划分双层网格•修补网格•划分3D 网格

分析设置

•选择分析项目•选择胶料•确定注射位置•设置工艺条件

分析

•启动分析

GPU 设置

多核CPU 设置

GPU 设置