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Archive for 9月, 2018

模流分析简介

Posted on: 9月 27th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

高分子材料注塑成型工艺是塑料件最常用的一种成型方法,目前在汽车、电子电器、航空航天等等行业有着广泛的应用。
注塑成型(mould for plastics)是一种注射injection兼模塑的成型方法,又称注射成型,是将聚合物组分的粒料放入注塑机的料筒内,经过塑化(加热、软化、压缩、剪切、混合、输送、均化、熔融),然后借助于螺杆向聚合物熔体施加压力,高温熔体便通过喷嘴、浇道系统射入闭合的低温模腔内,经过保压、冷却定型、开模顶出制品。
模流分析(moldflow)实际上就是指运用数据模拟软件,通过电脑完成材料注塑成型的模拟仿真,模拟模具注塑的过程,得出一些数据结果,通过这些结果对模具的方案可行性进行评估,完善模具设计方案及产品设计方案.
塑胶模具常用软件有Moldflow、Moldex3D等。
模流分析包括流动分析、填充分析、冷却分析、翘曲分析、流道(同模异穴产品)平衡分析、最佳浇口位置分析、最佳成型工艺分析、应力分析、收缩分析。

模流分析咨询服务模式包括:
1、成型方案制定服务
您只需提供产品的3D图(不含模具设计方案或初始的设计方案),就将得到设计最佳的成型(进胶)方案并提供详细的分析报告,还有其他对比的设计方案供客户参考和选择。
2、设计与成型方案优化服务
根据您所提供产品的进胶点,进行模流分析后,评估原始设计方案的合理性与可行性并提供详细的分析报告,依您要求,对原始数据进行修正并模拟分析,您将得到最佳化的模具设计与成型参数设置方案,从而提高一性次试模成功率,避免反复修模与试模动作。
3、解决产品相关表面缺陷服务
当您在试模过程中遇到难解的问题时,根据设计资料及调机参数,我们找出问题点,并提供给您试模问题的解决方案。
4、专业解决产品变形问题
产品变形是模具比较麻烦的问题,优化模流分析技术是专业的塑胶产品变形解决方案, 我们尤其在加纤材料的产品变形方面有非常丰富的经验,一般无须做反变形,即可解决变形问题。

一个准确的模流分析必将缩短您产品上市时间,节省您的模具成本。

电磁分析

Posted on: 9月 26th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

连接器高频化的趋势,已导入全波电磁场分析的能力,以有效掌握产品高频特性。无论是频域(Insertion loss, Return loss, S-Parameter etc.)或是时域(Impedance profiles, Crosstalk, etc.)特性,进行特性计算分析,预先掌握产品高频行为,以进行更具可靠性的设计流程。了解结构设计对高频性能的影响,进而作有效的设计及改善。同时配合测试验证分析结果,使仿真结果有效反应产品实际的行为。
锋芒科技能提供优质快速的电磁及高频信号分析服务,内容包括:
1、连接器高频信号完整性(Signal Integrity)分析
连接器高频信号完整性分析主要针对如HDMI、usb3.0、Display port、2mm背板连接器等。
a、特性阻抗
b、串扰;
c、插入损耗;
d、差模转共模。

2、电机电磁分析
a、电机基本性能分析;
b、电机电场分析;
c、磁屏蔽分析;
d、永磁电机的交直轴电感计算。

疲劳分析解决方案

Posted on: 9月 26th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

疲劳就是材料在循环应力和应变作用下”在一处或几处产生永久性累积损伤”经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。疲劳寿命的定义为发生疲劳破坏时的载荷循环次数,或从开始受载到发送断裂所经过的时间。即材料或构件疲劳失效时所经受的规定应力或应变的循环次数,是需要特别关注的问题。
构件的疲劳是个复杂的过程,受多种因素的影响,要精确地预估构件的疲劳寿命,需要选择合适的模型,这就需要宏观力学方面的研究,包括疲劳裂纹发送、发展直至破坏的机理,还需要微观力学方面的研究包括位错理论等。此外,还涉及到金属材料科学、材料力学、振动力学、疲劳理论、断裂力学和计算方法多门学科。只有更深刻地认识了疲劳破坏的机理,将宏观和微观研究结合起来,才能更精确地预测寿命。
采用CAE技术,可以帮助工程师更快更精确的预估出构件的疲劳寿命。
一、疲劳分析概述

 

 

 

 

 

 

二、疲劳分析流程
1、疲劳分析于CAE产品分析中的流程位置

2、疲劳分析步骤

三、疲劳分析类型
1、应力疲劳/应变疲劳

2、多轴疲劳(如临界面法等)

3、焊缝疲劳

4、随机振动疲劳

 

 

 

5、热机疲劳

 

6、蠕变

四、焊缝疲劳评估方法

五、疲劳测试实验

 

 

 

 

六、疲劳分析价值

七、疲劳项目案例

锋芒科技

 

 

 

 

 

 

前端框架结构分析

Posted on: 9月 26th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

项目名称:
塑料前端框架结构CAE分析

项目简介:
轻量化,以塑代钢项目。

材料更换,实现材料轻量化,但是要满足性能指标。
因此需要对前端框架进行结构CAE分析验证。这些性能指标包括,锁扣位置的强度,前端所有零件的精密装配,满足高低温环境,抵抗强烈振动,使用寿命长等。

分析内容:

锁扣刚强度,大灯支架刚度,掌压刚度,扭转刚度,散热器挂载刚度,模态,热变形以及蠕变分析等。

有限元分析-分类

Posted on: 9月 15th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

在工程实践中,有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃,主要表现在以下几个方面:
1、增加设计功能,减少设计成本;
2、缩短设计和分析的循环周期;
3、增加产品和工程的可靠性;
4、采用优化设计,降低材料的消耗或成本;
5、在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题;
6、模拟各种试验方案,减少试验时间和经费。

常见的有限元分析主要有以下几种:

1、静态/准静态分析
各类工程结构、零件及装配件的结构强度校核等
2、振动/模态分析
结构固有频率的提取、瞬态响应分析、DDAM、稳态响应分析、随机响应分析、复特征值分析等
3、高度非线性分析
几何、材料、边界非线性分析、采用灵活高效的自动增量步长确保计算收敛,采用自适应网格技术解决大变形问题
4、接触分析
大规模接触问题的精确求解,面面接触、自动接触
5、柔性多体动力学分析
对机构的运动情况进行分析,并和有限元功能结合进行结构和机械的耦合分析,并可以考虑机构运动中的接触和摩擦
6、爆炸和冲击分析
爆炸、空爆、高速冲击
7、跌落和碰撞分析
系统级分析、考虑装配预应力
8、复合材料失效和断裂分析
虚拟裂纹闭合技术、裂纹扩张模拟、渐进式材料失效
9、显式-隐式联合分析
成型回弹分析、焊接裂纹评估、带预应力的碰撞、充气轮胎的冲击分析
10、成型过程分析
a、冲压、冷轧、热轧、锻造、弯管等过程分析,包括各种钣金件的加工过程模拟
b、焊点、垫片、螺栓连接分析
c、螺栓预紧力、法兰密封和连接、发动机密封件分析
11、橡胶和轮胎分析
a、丰富的橡胶材料模型、完善的轮胎建模和分析流程、橡胶密封件分析
b、后注塑结构分析
c、直接转化模流分析软件Moldflow的结果进行后注塑结构分析
d、屈曲和失稳分析
e、循环载荷分析
f、疲劳和耐久性分析
g、根据结构和材料的受载情况统计进行生存能力分析和疲劳寿命预估

有限元分析-简介

Posted on: 9月 15th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

有限元分析(FEA,Finite Element Analysis),是随着计算机的发展而发展起来的一种有效的数值计算方法。这种方法大约起源于20世纪50年代的飞机结构矩阵分析。而随着计算机软硬件水平的提高,求解离散系统问题变得容易起来,即使对于连续系统,只要单元数目选择合适也是如此。工程上处理连续体问题的方法一般是将连续系统离散化,使连续系统变成离散系统,从而可以采用解决离散系统问题的方法,用计算机进行处理。这种离散当然仍带有近似性,但是,当离散变量的数目很大时,离散系统的分析结果可以逼近真实的连续解。有限元法就是用于求解连续系统问题的一种离散化方法。

有限元方法将一个物体划分为由许多小的单元(有限单元)组成的离散系统,这些单元以多个节点相互连接,这个过程叫做离散化。通过建立每一个有限单元的方程,并组合这些方程而得出对应整个物体的问题的解答。目前,有限元法已成为工程设计中不可或缺的一种重要方法,在结构问题分析方面应用的尤为广泛,例如大型结构受力分析、变形分析、振动分析;在非结构问题分析方面较典型的包括失效分析、传热分析、电磁场分析、流体流动(包括通过多孔材料的渗流)分析等;甚至于在某些生物力学工程问题的分析中也使用的越来越多,例如人的脊柱、头骨、股关节、颌面移植、树胶牙齿移植、心脏和眼的分析等等。

有限元法已应用于大量的工程问题分析,既包括结构问题,也包括非结构问题,该方法具有很多优点,这包括:

◆ 该方法建立于严格的理论基础上具有良好的可靠性;

◆ 能够方便地模拟不规则形状的结构;

◆ 可以毫无困难地处理一般的荷载条件;

◆ 由于单元方程是单个建立的,因此可以模拟由几种不同材料构成的物体;

◆ 可以处理数量不受限制的和各种类型的边界条件;

◆ 单元的尺寸大小可以变化,必要时可使用小单元;

◆ 改变有限元模型比较容易,花费不大;

◆ 可包括动态作用;

◆ 可处理大变形和非线性材料带来的非线性问题。

有限元法的基本思想

有限元法的基本思想可以用下述几点进行说明:

a)假想将连续系统划分成有限数目的单元,单元之间只在数目有限的节点处相互连接,以一个单元集合体代替原来的连续系统。在节点上引进等效载荷(或其它边界条件),代替实际作用于连续系统上的外载荷(或其它边界条件)。这一处理称为“结构离散化”。

b)对每个单元按一定的规则(由物理学关系或函数关系)建立求解节点上的未知量(比如位移)与节点上的已知量(比如作用力)之间的关系(力—位移、热量—温度、电压—电流等)。这一处理称为“单元分析”。

c)将所有单元的这种特性关系按一定条件(变形协调条件、连续条件或变分原理及能量原理)集合起来,引入边界条件,构成一组以节点未知量(位移、温度、电压等)为变量的代数方程组,求解之得到有限个节点的待求变量。这一处理称为“整体分析”。

所以,有限元法实质上是将具有无限个自由度的连续系统,理想化处理为只有有限个自由度的单元集合体,使问题转化为适合于数值求解的结构型问题。

后处理

Posted on: 9月 15th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

随着数值分析方法的逐步完善和计算机运算速度的飞速发展,整个计算系统用于求解运算的时间越来越少,而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。后处理作为建立有限元模型的一个重要环节,要求考虑的问题较多,需要的工作量较大。

运算的结果需要快速方便地得到形象、一目了然的2D图表、3D动画显示。然而动辄几百MB甚至几个GB的运算结果文件的整理也是让人头疼的事情,最好交给软件能自动或者人性化地半自动提取生成位移曲线、应力云图、动画图像,最好还能帮助我们便捷地编写报告。所以,后处理软件的好坏直接关系到了我们对结果的提取和报告的编写。由上可见,后处理工作也是CAE工作的重头戏。

后处理软件也有很多比较强大的软件,如:meta、hyperview等,它们具有以下的特点:完善的可视化功能,可以使用等值面、变形、云图、瞬变、矢量图和截面云图等表现结果,也支持变形、线性、复合以及瞬变动画显示,另外可以直接生成BMP、JPG、EPS、TIFF等格式的图形文件及通用的动画格式。这些特性结合友好的用户界面可迅速找到问题所在,同时有助于缩短评估结果的过程。

另外还有一些更为强大的功能:

NVH计算功能

CFD功能

Durability和碰撞功能

自动报告生成功能

多体动力学分析

Posted on: 9月 15th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

多体系统动力学是研究多体系统(一般由若干个柔性和刚性物体相互连接所组成)运动规律的科学。多体系统动力学包括多刚体系统动力学和柔性体系统动力学。

从20世纪60年代中期开始,多体系统(Multibody System,简称MBS动力学,在经典力学基础 上已经发展成为新的力学分支。机械系统的动力学仿真通常可以被用来研究系统各个刚体的位移、速度、 加速度与其所受力或者力矩的关系。而多体动力学仿真则将机械系统建成由一系列的刚体和柔性体,通 过铰接建立它们相互之问的约束关系而形成完整的动力学系统,其中铰接主要是约束各个刚体之间的相 对运动关系。

多体系统动力学分析涵盖建模和求解两个阶段,其中建模包括从几何模型形成物理模型的物理建模、由物理模型形成数学模型的数学建模两个过程,求解阶段需要根据求解类型(运动学/动力学、静平衡、特征值分析等)选择相应的求解器进行数值运算和求解。

在汽车领域,多体运动学软件主要应用在整车开发前期的概念设计阶段和后期的整车性能改进阶段。在概念设计阶段,可以通过悬架的设计,确定底盘部件的关键点位置;初步确定摆臂衬套、弹簧和稳定杆的刚度; 初步确定悬置刚度;为零部件强度和疲劳分析提供受力;在整车性能改进过程中,可以对弹性部件的刚度特性进行优化,包括对操稳特性和平顺性的改进。应该说,应用多体软件,不但要对软件的功能比较了解,而且对底盘和整车性能方面的要求也很高,只会软件而不了解车的性能,是决定作不出成绩的,并且,单独只用一种软件也越来越不能满足汽车发展的需要。多种软件连用,多种学科交错分析是现代 软件发展的趋势。

优化分析

Posted on: 9月 15th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

随着科学技术和用户市场的不断发展,产品研发在其生命周期中的地位越来越重要,不同的研发流程,对产品的开发周期、性能、质量及成本影响非常重要。尽管设计和分析人员可以一次次重复设计-计算-验证修改设计的过程以便寻找到理想的设计方案,但显然已经不能满足市场对研发周期和产品可靠性的要求,将优化分析引入到产品设计过程中,使设计更加全面和合理,并能显著提升设计效率降低产品成本,提升产品市场竞争力。

CAE优化分析在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下,通过改变某些允许改变的设计变量,使产品的指标或性能达到最期望的目标。

例如,在保证结构刚强度满足要求的前提下,通过改变某些设计变量,使结构的重量最轻,这不但使得结构耗材上得到了节省,在运输安装方面也提供了方便,降低运输成本。

1、结构设计

在开发流程的最初阶段,用户输入设计空间信息、设计目标和加工制造参数。然后给定的设计目标下生成一个满足制造要求的设计方案。加工制造参数对得到可解析、可行设计是非常重要的。如在钣金件设计中,筋条经常被用来加强结构。在给定的筋条尺寸条件下,优化技术能够生成创新的加强筋布置方案。

2、多学科结构优化

分析结构的性能只是产品开发过程中的许多步骤之一。根据分析结果,产品工程师做出修改方案,以满足应力,重量或刚度要求。尺寸优化定义部件参数,如材料价值,截面尺寸和厚度。形状优化应用于现有的产品部件。自由形状优化,可减少高应力集中。在优化过程中使用许多不同的响应,例如静态的,屈曲,频率响应,随机响应,热力耦合,热传导,声学分析。除了这些,还有创新的系统级优化方法和疲劳优化。

3、系统级设计优化

采用等效静态载荷法(ESLM)的创新的方法,可以进行柔性体和刚体的仿真优化和系统级多体动力学优化。优化中定义自由尺寸、形貌、自由形状、形状和材料设计变量。

4、疲劳设计优化

疲劳优化能够基于疲劳性能进行概念设计(拓扑、形貌和自由尺寸)和详细设计(尺寸、形状和自由形状)。基于应力或者应变疲劳分析的损伤和寿命可以用来作为设计标准。

5、声学响应优化

汽车NVH特性优化中声压作为一个设计标准,NVH特性优化。

6、热力耦合优化

热传导分析中温度和结构热力耦合系统优化。

7、随机响应设计优化

以PSD或RMS值形式的非定常响应和概率负荷作为设计标准。

CFD分析简介

Posted on: 9月 15th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

CFD是Computational Fluid Dynamics(计算流体力学)的简称。简言之,就是应用计算流体力学理论与方法,利用具有超强数值运算能力的电脑,编制计算机运行程序,数值求解满足不同种类流体的运动及传热传质规律的三大守恒定律及附加的各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组,得到确定边界条件下的数值解。求解的数值方法有有限差分、有限体积、有限单元、有限分析、边界元、谱方法、摄动法、格子气法等。在航空航天、土木水利、地下渗流、机械动力、能源环保、海洋、石油、化工、空调、交通、电子、生物、气象等几乎所有领域都发挥着越来越重要的作用。其主要特点是经济性、时效性和可靠性,用较少的费用在较短的时间可以获得大量有价值的研究结果,对耗资大、周期长、难度高的实验研究来说,CFD的优点更为突出。因此,将CFD与工程研究相结合,不仅有助于工程设计的改进,而且能减少实验的工作量.可以说,CFD是一种有效和经济的研究手段。

CFD的目标就是如何高效和高精度地数值求解各种边界条件下的流体(包括气体、液体、多相流体)动力学、热力学方程,得到所关心问题的流体的流动、物质的输运、迁移与扩散、热量和辐射的传递、多相流体的变化、材料的相变、化学反应等基本规律和特征。显然,它受到计算机硬件、数值计算理论和方法等多方面的制约,目前还远没有达到所期望的要求。不过,总的来说已取得了长足的进步。

CFD的真正发展也就半个多世纪,虽然在20世纪初就开始提出并建立有关流体动力学基本方程和数值求解的数学方法和理论,但随着计算机本身的发展,到20世纪60年代后期才开始有实际意义的发展。到今天,各种优秀的数值计算方法,如MacCormack、Beam-Warming、Lax-Wendroff、 Godunov、TVD、NND、ENO等成为计算空气动力学领域的主导方法,SIMPLE、SIMPER、SIMPLEC等算法成为不可压缩流的流动与传热问题的基本算法。近年来,这些数值方法取得了很大的进展,如古老的有限差分正在焕发青春,取得了关键性突破。Harten等提出的TVD格式及其各种改进格式,对于克服数值耗散引起的光滑抹平效应和数值频散引起的寄生数值振荡问题取得了巨大的进展,并在除空气动力学领域之外的其他许多领域得到广泛应用;多重网格(MG)和预处理共扼梯度法(PCG)的应用,加速了数值解的收敛性;迎风有限元、高分辨率有限元的实际应用,取得了空前的创新;块结构化、非结构化、结构/非结构组合等新型网格生成技术,网格局部加密、自适应网格技术等在处理复杂边界方面得到了非常广泛的实际应用。

CFD的应用,不外乎表现在基础研究和计算机辅助设计等应用研究两个方面。可用之研究流体力学现象、机理,探索新概念、新规律,研究如何减阻增升、如何以最小的代价实现对流体的有效控制,研究流体的动力学、热力学行为和周围环境影响效应等等;结合CAD/CAE(Compter-Aided-Design/Compter-Aided-Engineering),可用在概念设计、初始结构设计、结构优化设计等,用CFD可以较快地进行技术可行性分析,多方案的优选;在方案的设计阶段,CFD是优化设计的理想工具,如关键零部件及重要部位的外形优化设计、综合优化设计等。

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