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RTM-Worx專業(yè)RTM樹脂傳遞模塑工藝...

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概述RTM-Worx是一款*的樹脂模注工藝仿真軟件,由荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織(TNO)在1991年開發(fā),廣泛用于模擬RTM、VIP等復(fù)合材料工藝過程中樹脂的充型流動(dòng)情況,也可用于模擬壓力驅(qū)動(dòng)下多孔介質(zhì)中的一般流動(dòng)過程

詳細(xì)介紹

概述

RTM-Worx 是一款*的樹脂模注工藝仿真軟件,由荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織(TNO)在1991 年開發(fā),廣泛用于模擬RTM、VIP 等復(fù)合材料工藝過程中樹脂的充型流動(dòng)情況,也可用于模擬壓力驅(qū)動(dòng)下多孔介質(zhì)中的一般流動(dòng)過程。RTM-Worx 能高效、方便地利用有限元(FEM)和控制體積法(CVM)求解多孔介質(zhì)中樹脂流動(dòng)過程的物理方程。

RTM-Worx 的軟件設(shè)計(jì)非常強(qiáng)調(diào)高效性、可靠性和穩(wěn)定性。軟件的數(shù)值精度非常高,即使在最壞的條件情況下也只需150 左右的單元就能將誤差降到1%以下。RTM-Worx 受單元形狀和尺寸的影響很小,軟件對(duì)所有必需的數(shù)據(jù)都提供了合理的缺省值。由于FEM 或CVM采用相同的離散度,保證了任何情況下計(jì)算過程的收斂和壓力計(jì)算的準(zhǔn)確,以及樹脂流動(dòng)前端的確定性。

RTM-Worx 計(jì)算速度非常快, 在目前主流的硬件配置下,對(duì)于一個(gè)2000 到4000 個(gè)單元的模型,計(jì)算時(shí)間不足1 分鐘。對(duì)非等溫反應(yīng)模型,當(dāng)充分考慮了速度、溫度和固化信息時(shí),計(jì)算過程也僅約兩倍長的時(shí)間。

RTM-Worx 提供了豐富的單元類型,包括1D 線單元,3D 殼體單元和3D 實(shí)體單元,三種單元類型可以在同一個(gè)模型中耦合計(jì)算,而且可設(shè)置不同的滲透率,這是業(yè)內(nèi)的模型計(jì)算能力,使得異常復(fù)雜的流通管道可以方便地建立。對(duì)于不同的單元類型,采用達(dá)西流(Darcy)、泊肅葉流(Poiseuille)以及用赫爾- 肖模型(Hele-Shaw)來模擬計(jì)算樹脂流動(dòng)狀態(tài)。通過點(diǎn)直接建立注射口或排氣口,通過線可建立管道及流道,并可包含多孔介質(zhì)或中空環(huán)境。

 
  RTM-Worx 通過在計(jì)算機(jī)上模擬復(fù)合材料樹脂注射過程,幫助工程師和設(shè)計(jì)人員:
進(jìn)行快速的充模過程模擬,避免模具設(shè)計(jì)失誤。
● 快速計(jì)算確定各工藝參數(shù)的影響。
● 可對(duì)大型構(gòu)件進(jìn)行充型時(shí)間估算。
● 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)“試模",節(jié)省能源、降低成本。
● 強(qiáng)化生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、技術(shù)各部門間的連接。
● 提升企業(yè)技術(shù)實(shí)力等。

功能特色

友好的圖形界面
RTM-Worx 操作界面具有典型的WINDOWS 風(fēng)格,簡(jiǎn)單易用,通過導(dǎo)入幾何體結(jié)構(gòu)或者在軟件中直接建立點(diǎn)、線、面結(jié)構(gòu)構(gòu)成模型。屬性信息可以直接賦給幾何實(shí)體,與有限元分析單元組概念類似但更加智能,可以任意或改變單元屬性。它能夠提供一個(gè)比人工單元組更切合實(shí)際情況的概念模型,適用于所有的幾何體。

 

高度集成化的模擬系統(tǒng)
RTM-Worx 是一個(gè)高度集成化的模擬系統(tǒng),前處理器、求解器、后處理器三大模塊集成于同一界面,可獨(dú)立完成完整的樹脂注射過程分析并獲得分析結(jié)果。求解器采用有限元法(FEM)構(gòu)建單元,采用控制體積法(CVM)計(jì)算流體前端,獲得高精度的計(jì)算結(jié)果,各分析模塊可任意切換。軟件地將點(diǎn)(可模擬注射口或排氣口)、1D 線單元(可模擬管道或流道)、3D 殼體單元(模擬殼體結(jié)構(gòu))、3D 實(shí)體單元(模擬異形件)建立在同一個(gè)結(jié)構(gòu)模型里,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀、多管道的快速建模和分析。


RTM-Worx 1D 管道及3D 殼體結(jié)構(gòu)模型

強(qiáng)大及可擴(kuò)展的復(fù)合材料工藝模擬
RTM-Worx 設(shè)計(jì)目標(biāo)是用來模擬RTM 工藝的,但也能模擬樹脂浸泡成型工藝(RIP),軟件的非等溫反應(yīng)模塊使RTM-Worx 也可用于模擬反應(yīng)注射成型工藝(RIM)。軟件已廣泛應(yīng)用在航空航天、風(fēng)能、汽車、土木工程、造船等領(lǐng)域中。

RTM-Worx 使用了CFD-Worx 核心。CFD-Worx 已在熱塑性塑料注射成形和氣體輔助成形(GAIM WORX)與芯片封裝(3P-Worx)軟件中得到廣泛應(yīng)用,核心的共享也為RTM-Worx 用戶的驗(yàn)證工作提供了便利。雖然RTM-Worx 未明確是否適用于樹脂模滲透成型工藝(RFI),但德國航空中心(DLR)通過巧妙地利用RTM-Worx 提供的單元類型將所有單元集中于一個(gè)模型中,展示了RTM-Worx 在RFI 工藝中的仿真應(yīng)用。


船舶樹脂模塑成形


更高的計(jì)算穩(wěn)定性和高效性,計(jì)算速度快,模擬精度高
RTM-Worx 擁有重新設(shè)計(jì)的界面、更快的計(jì)算速度(比款RTM 工藝模擬軟件π7 快四倍)。求解速度非???,粗網(wǎng)格一般數(shù)分鐘即可完成計(jì)算。當(dāng)充分考慮了速度、溫度和固化信息時(shí),計(jì)算過程也僅約兩倍長的時(shí)間。軟件的數(shù)值精度非常高,即使在最壞的情況下(壓力成對(duì)數(shù)下降的點(diǎn)注射)也只需150 左右的單元就能將誤差降到1% 以下。RTM-Wrox 不受滲透率巨大差異的困擾,可簡(jiǎn)單作為物理參數(shù)來應(yīng)用,無論是實(shí)測(cè)參透率還是Poiseuille 或Hele-Shaw 流動(dòng)的樹脂通道。由于采用了FEM/CVM 算法,使得樹脂流動(dòng)前端計(jì)算精度高,對(duì)于不同的單元類型,采用Darcy 和Poiseuille、Hele-Shaw 模擬流動(dòng)現(xiàn)象。

 

計(jì)算精度和速度

*的網(wǎng)格處理技術(shù)
RTM-Worx 軟件集成了一個(gè)全三維的表面建模工具。首先輸入定義中性面的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)x、y、z,然后將節(jié)點(diǎn)連接成曲線構(gòu)成表面的邊界線。表面是由一系列閉合的連續(xù)曲線組成的,同時(shí)帶有厚度、織物特性等屬性。

RTM-Worx 內(nèi)置了網(wǎng)格生成器,可以對(duì)曲線和曲面進(jìn)行自動(dòng)、快速的網(wǎng)格劃分,同時(shí)支持漸增式劃分。單元的尺寸決定了流動(dòng)模擬的準(zhǔn)度和精度。默認(rèn)情況下,單元的尺寸與節(jié)點(diǎn)間距是適應(yīng)的,即所謂的“分級(jí)"網(wǎng)格。在一般情況下,當(dāng)所有單元尺寸近似相等時(shí)RTMWorx模擬性能優(yōu)秀。除此之外,還可以通過增加節(jié)點(diǎn)的方法,提高模型局部的網(wǎng)格劃分精度,用戶由很大的選擇彈性,可根據(jù)實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)膭澐址椒?。即使在?dǎo)入錯(cuò)誤的曲線和曲面時(shí),如自重疊和邊界相交,網(wǎng)格生成器也可產(chǎn)生正確的網(wǎng)格并順利進(jìn)行計(jì)算。

RTM-Worx 混合網(wǎng)格

豐富的軟件模型接口
RTM-Worx 支持多種格式文件的導(dǎo)入,包括:
● WDX 文件:RTM-Worx 數(shù)據(jù)格式,包含所有RTM-Worx 模型數(shù)據(jù)的ASCII 文件。允許用戶自定義生成文件,從其他軟件導(dǎo)入或?qū)С龅?br> 其他RTM分析軟件。
● STL 文件:3D Systems 公司的SLA 接口,屬于二進(jìn)制和ASCII 格式。
● Patran Neutral 文件格式(網(wǎng)格以曲面模型導(dǎo)入)。
● C-mold 網(wǎng)格文件(FEM),以曲面模型導(dǎo)入網(wǎng)格及屬性。
● Fluent GAMBIT 網(wǎng)格文件。
● AutoCAD 的DXF 文件。
● SEPRAN 文件(MSH),包括連接單元。
● π7 模型數(shù)據(jù)庫(Pi7)文件:全面支持。

另外,具備可擴(kuò)展模塊,可導(dǎo)入由MSC laminate Modeler 軟件(或Anaglyph 公司的Laminate Tools)生成的layup 文件。Layup 文件包含模型、有限元網(wǎng)格、鋪層順序及纖維取向等信息。RTM-Worx 軟件可以根據(jù)這些信息自動(dòng)計(jì)算預(yù)成形體性能,并把它保存在一個(gè)單獨(dú)的文件。RTM-Worx 導(dǎo)入的文件會(huì)與現(xiàn)有的模型合并,各個(gè)單獨(dú)的部分將合并為一個(gè)整體模型。RTM-Worx 還支持導(dǎo)出Patran Neutral、DXF 格式(可用于生成注射方式圖)和Tecplot 數(shù)據(jù)文件格式。

參數(shù)化SALT 擴(kuò)展腳本功能
RTM-Worx 提供了SALT 擴(kuò)展功能,采用類似C 語言的程序,用戶可以自己編寫程序?qū)δM過程進(jìn)行擴(kuò)展。SALT 程序可用記事本打開和編輯,在SALT 控制臺(tái)進(jìn)行。特別對(duì)于復(fù)雜的鋪層結(jié)構(gòu)可靈活使用。

 

風(fēng)機(jī)葉片復(fù)雜鋪層材料SALT 命令流建模

實(shí)用價(jià)值

友好的圖形界面
● 具備Windows 操作風(fēng)格,簡(jiǎn)便易用。
● 進(jìn)行結(jié)構(gòu)異常處理的全面整合,能地處理Windows 產(chǎn)生的錯(cuò)誤故障而不產(chǎn)生崩潰現(xiàn)象。
● 計(jì)算過程具有高效性、穩(wěn)定性及快速性。
● 可導(dǎo)入多種類型的模型及網(wǎng)格,如STL、Fluent GAMBIT、DXF 等。具有MSC laminate Modeler 復(fù)合材料鋪層結(jié)構(gòu)接口。
● 能夠模擬殼狀或管狀幾何體中的等溫流動(dòng)。
● 能模擬無增強(qiáng)材料情況下樹脂在多孔介質(zhì)或型腔中的等溫流動(dòng)。
● 能夠模擬非等溫反應(yīng)注射成型工藝(RIM)、樹脂傳遞模塑工藝(RTM)和樹脂浸泡成型工藝(RIP)工藝。
● 具有*的FEM/CVM 算法,精確計(jì)算流動(dòng)前端現(xiàn)象。
● 能夠?qū)?D 線單元、3D 殼體單元及3D 實(shí)體單元整合在同一個(gè)模型中,對(duì)于分析復(fù)雜的3D 注射過程具有簡(jiǎn)便的建模特點(diǎn)和強(qiáng)大的分析功能。
● 能夠分析同一模型不同的滲透率特性,可設(shè)置預(yù)成型體厚度、纖維體積分?jǐn)?shù)或孔隙率、主滲透率和副滲透率、主滲透方向。

 

風(fēng)機(jī)葉片RTM 模塑充型過程分析

● 對(duì)于非等溫反應(yīng)模型,還可定義模具表面的BIOT 熱邊界條件、增強(qiáng)體材料的熱性能如比熱容、熱傳導(dǎo)系數(shù)及密度。
● 可定義樹脂材料的粘度和密度、熱傳導(dǎo)、比表面能及固化動(dòng)力學(xué)特性。


線性管道分布

● 可直接定義點(diǎn)為注射口或排氣口、線為管道或流道、面為增強(qiáng)體材料,同時(shí)具備閥門開關(guān)條件的管道設(shè)置。
● 后處理可獲得充型時(shí)間、壓力、速度、樹脂厚度、滲透率、滲透方向、纖維體積分?jǐn)?shù)、充型率、溫度、固化率等結(jié)果。
● 能夠預(yù)測(cè)干斑及流體前端形狀。

干斑缺陷

相關(guān)模塊

● RTM-Worx Base Module (2.5D) 基本模塊
樹脂模注分析基本模塊,等溫流動(dòng)分析(Isothermal Flow)。用于分析1D 線性管體、3D 殼體的樹脂材料流經(jīng)非增強(qiáng)材料的模流過程,無增強(qiáng)材料情況下樹脂在多孔介質(zhì)中或型腔中的等溫流動(dòng)。能夠優(yōu)化零件充型,預(yù)測(cè)干斑缺陷等。包含前處理、求解器、后處理三個(gè)部分,適合Windows 平臺(tái)。

● RTM-Worx Extension Module (3D) 擴(kuò)展模塊
附加擴(kuò)展模塊,3D 實(shí)體分析(3D)。在基本模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展,用于三維模型的充型分析,全面支持四面體、三角元和四面體混合計(jì)算,支持1D&2.5D&3D 的耦合計(jì)算,具有方便的三維滲透率輸入和高效率算法,計(jì)算快捷。

● RTM-Worx Extension Module (Non-Isothermal Reactive ) 擴(kuò)展模塊
附加擴(kuò)展模塊,非等溫反應(yīng)分析(Non-Isothermal Reactive)。在基本模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展,用于樹脂材料的反應(yīng)注射成型工藝(RIM)的仿真分析,樹脂傳遞模塑工藝(RTM)和樹脂浸泡成型工藝(RIP)的非等溫反應(yīng)模擬。可計(jì)算各項(xiàng)異性材料。

● RTM-Worx MSC/Laminate Modeller Extension ModuleMSC/ 復(fù)合材料模型接口擴(kuò)展模塊)
附加擴(kuò)展模塊,作為復(fù)合材料接口。在基本模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展,用于導(dǎo)入*.Layup 文件(可以從Catia 和Anaglyph 層壓板工具導(dǎo)出)。


典型應(yīng)用

● NH-90 直升機(jī)起落架應(yīng)用


 

● 甲板注射工藝模擬應(yīng)用

● 汽車座椅應(yīng)用

● 風(fēng)電葉片應(yīng)用

可復(fù)雜的布局,流動(dòng)
大約2000kg 樹脂,170m2
接合:多層板模型

 




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