The Madison Group Cadpress 制造工艺仿真

使用Cadpress进行分析首先要在外部软件包中创建实体模型。然后使用预处理器创建将被插入Cadpress的中平面有限元网格。目前，Cadpress接受各种通用格式的文件，如Nastran，Patran，Ansys和Hypermesh。一旦进入Cadpress，结合给定的加工条件，程序计算模具填充; 纤维取向; 固化和热历史; 和收缩和翘曲。

通过将计算出的各向异性材料属性导出到外部FEA分析软件，用户可以通过执行静态，瞬态或模态分析来对零件的机械行为进行建模。如果需要，可以修改零件设计，浇口或充电位置和加工条件，直到获得可接受的零件。

在完成整个分析之后，可以生产优化的部件，其具有减少的编织线，优化的强度，受控的温度和固化，以及最小化的收缩和翘曲。优选的这种分析应该在模具设计和任何金属切割之前完成，这样可以节省大量的成本和时间。

模具填充

由于压缩成型装料中的粘度由于该方法的非等温性质而显着变化，因此动量和能量方程是强耦合的。取决于粘度梯度，压缩模塑期间的流动可以是插塞式或优先型流动。可以采用完全三维有限元模型来解决模具填充问题。然而，为了模拟汽车车身板的压缩模制过程变得麻烦且计算上禁止。对于这种情况，已经开发了利用Barone-Caulk流的有限元/控制体积方法。

在这种情况下，有限元网格描述了具有壳有限元的模腔的几何形状。每个元件可以在三维空间中定向并且具有特定的厚度。以这种方式，可以有效地模拟复杂的三维几何形状，例如这里示出的卡车护罩。通过该方法可以容易地考虑包含模制部件的不均匀厚度以及不同的层状电荷，并且使用Galerkin有限元方法有效地求解控制方程。

最终的模拟算法已经过大量实验研究的广泛测试。在每种情况下，发现在模拟和实验观察结果之间出现了极好的一致性。从薄型汽车车身面板到相对厚的电子设备，仿真算法始终如一地预测了精确的模具填充模式。

在Cadpress中，处理条件的电荷放置和应用在视觉环境中以高度交互的方式设置，允许用户快速且容易地找到最佳的成型条件。因此，很容易模拟一系列电荷配置以确定对针织线，最后填充位置，压力平衡和纤维取向的影响。使用假设情景来确定不同零件厚度或刀片位置对成型过程的影响也很简单。Cadpress®的这种能力使其成为在新零件设计阶段使用的极其有效的工具。特别是在考虑修改零件厚度时，使用Cadpress计算多个试验比执行多个原型模制更具成本效益。

填充/纤维取向 – 各向异性材料特性

在压缩成型过程中，纤维复合材料的材料特性变得高度各向异性。这在很大程度上是由于模塑过程引起的纤维取向分布。纤维取向极大地影响最终部件的刚度和强度，并且可能是纤维增强部件翘曲的主要原因。纤维取向对部件的热机械性能的巨大影响可能导致残余应力场中的大的梯度并且可能导致显着的翘曲。能够预测纤维取向使其可以控制它，这使设计师更接近具有最佳性能和最小可能的收缩和翘曲的部件。

可以使用分布函数或张量符号容易地表示纤维取向。两种方法都已应用于解决非平面SMC部件中的纤维取向场。使用有限元/控制体积方法进行模具填充，得到的速度场可用于预测纤维取向分布。这种预测的结果与实验研究非常一致。在计算最终部件中的纤维取向后，可以容易地计算材料特性。然后，这些各向异性材料特性可用于随后的收缩和翘曲

由于纤维取向在最终部件的机械性能，热性能以及由此产生的收缩和翘曲中起主要作用，因此Cadpress能够预测模塑的纤维取向场。使用Cadpress，用户可以通过优化所得的纤维取向分布来定制属性。通过适当选择工艺条件，零件几何形状和电荷放置，可以设计得到的纤维取向，以在必要时增强零件特性。Cadpress使用有效的解算算法来计算光纤定向场，通过使用最少的计算机时间来实现精确的解决方案。

使用Cadpress计算的纤维取向场，可以确定各向异性材料的性质。然后，通过Cadpress中内置的强大接口工具，可以将正交各向异性材料属性导出到外部有限元程序中，以进行额外的结构，热学或动态分析。通过使用实际的正交各向异性材料特性，可以对最终部件进行更精确的结构分析。

热/固化历史

Cadpress在处理过程中跟踪模型中每个元素的温度和固化历史。这两个图显示了不同零件厚度的任意元素的温度和固化历史。

收缩和翘曲
Cadpress的一个非常强大的工具是能够预测最终部件的收缩和翘曲，包括复杂的弹簧前向效应。通过考虑材料固化，纤维取向以及热和材料不平衡，现在可以在模具设计之前优化最终部件的收缩和翘曲。与传统的模塑实践相比，这是一项相当大的进步，其中构建了原型工具并完成了模塑试验以确定合理的零件性能。然后，当最终构建生产工具时，经常确定在处理期间遇到了其他问题。最难以纠正的是最终部件的收缩和翘曲。

由于零件中产生的残余应力场直接取决于整个模塑过程，因此在模具填充过程中遇到的单个问题会对翘曲产生不利影响。不幸的是，一旦构建工具，这些问题很难或不可能解决。在重组工作上花费了大量的时间和金钱。

使用Cadpress，现在可以确定复杂三维几何形状中收缩和翘曲的根本原因以纠正这种情况。Cadpress用户可以选择独立检查纤维取向和固化对所产生的翘曲场的影响，从而确定特定部件中翘曲的最重要原因。然后，通过执行额外的模拟，可以将翘曲最小化到可接受的水平。