Moldex3D DIGIMAT-RPを利用した繊維複合材料の異方向性非線形材料モデルの作成

射出成形プラスチック製品の繊維配向は、繊維複合材料の力学的挙動に影響を与えます。そのため、繊維複合材料の力学的挙動を検討する際には、成形プロセスから発生する微細構造の組成と非線形性質を考慮する必要があります。Digimat-RPは連結プラットフォームにより射出成形シミュレーションと製品の構造解析を統合します。また、Moldex3Dの解析により繊維配向がわかり、異なる繊維配向にある異方向性非線形材料の性質を各ユニットメッシュに提供し、構造解析を行います。

ステップ1:Moldex3Dの結果を出力する

  • Moldex3D FEAインターフェースから繊維配向ファイル(*.o2d)を出力します。まず、有限要素法ソフトウェアを選択し、次に、「Mapped」方式を選択して結果を出力します。
  • 「ファイルを開く」  をクリックし、マッピングするメッシュファイルを指定します。(以下の例ではLS-DYNAの *.k を使用しています。)
    注意View/Edit model mappingから、構造解析メッシュと流動解析メッシュが一致していることを確認します。一致していない場合には、座標軸調整機能を利用して、両者のモデルのアライメント調整を行います。
  • Fiber orientation outputにチェックを入れてから、Exportをクリックし、繊維配向ファイル(*.o2d)を出力します。

ステップ2:構造、射出成形モデル、非線形材料モデルを読み込む

  • Moldex3D Digimat-RP上部のメニューバーから、Load modelをクリックして構造解析モデルを読み込みます。
    注意:構造解析モデルは、境界条件、外力、材料特性を備えた完全なモデルである必要があります。その中の材料特性の部分はDigimatの材料モデルに置き換えられます。

  • New Digimat material と Import material from MX をクリックし、Digimat-MXの材料データベースから非線形材料モデルを選択します。
    注意:Digimat-MXの材料データベースでは、Tools の Advanced Filter を利用することができ、必要な材料をすばやくフィルタリングすることができます。(もしくはショートカットキー Ctrl + Fを使用してください。)Advanced Filter から Digimat Analysis をクリックし、J2_plasticity もしくは J2_thermoplasticity を選択します。Searchをクリックして必要な材料を検索します。
    注意:State Vars をクリックすると、Digimatの材料特性のパラメータを参照することができます。

ステップ3:*.o2dファイルの読み込み、アップロードとプロジェクトの実行

  • 材料モデルを選択した後、From mapped orientation file と Load fields をクリックして繊維配向ファイル(*.o2d)を読み込みます。
    注意:繊維配向ファイルの読み込み後、MaterialMicrostructure (orientation)field mapping の3つ項目の右下にプロジェクトの作成が完了したことを示す緑色のチェックマークが表示され、アップロードとプロジェクトの実行が行えるようになります。

  • Submit  をクリックして解析を実行した後、プロジェクトの保存場所を選択し、Run locally をクリックします。CPU数を選択し、Run をクリックして解析を開始します。
    注意:Tools ribbon の Settings  から有限要素法ソフトの実行位置を設定する必要があります。

ステップ4:構造分解析結果の検討

ユーザーは、解析の進行状況をダイアログボックスで確認することができます。解析終了後、有限要素法ソフトを利用して解析結果を表示することができます。(本事例ではLS-PrePostを使用しています。)

  • Digimatの異方向性非線形材料モデルから、繊維配向の影響を受ける構造挙動を予測します。

  • 微細力学の解析結果を出力します。例:高分子プラスチックの受ける応力と応力変形、繊維配向の固有値をそれぞれ表示します。


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