MoldFlow软件在纤维填充中的应用

此外，MPI/Fiber还提供了三种热膨胀系数计算模型供用户选择，包括Schepery模型、 Chamberlain模型和 Rosen- Hasin模型。

由于制件的力学性能和物理性能与基体和纤维的性能有关，因此，在进行分析之前，除了要定义MPI/Flow分析所需的基本数据外，还需要定义材料的力学和物理性能，包括基体和纤维的弹性模量、剪切模量、泊松比、热膨胀系数及纤维的长度、形状系数、重量或体积分数。

目前，MPI/Fiber可以对制件的中性面模型和Fusion模型进行分析。

二、MPI/Fiber的作用

MPI/Fiber通过对纤维增强树脂基复合材料填充和保压过程的分析，不仅为用户提供常规流动分析的结果如填充时间、压力、温度、熔接痕、气穴等，还可以提供与纤维增强有关的模拟结果，帮助用户进行工艺优化。本文主要介绍与纤维增强有关的模拟结果。

(1) 纤维平均趋向  纤维趋向是决定制件力学性能的主要因素，但是，影响纤维趋向的因素较多。MPI/Fiber可以预测纤维在整个成型过程中纤维的运动及纤维在制件厚度方向的平均趋向。通过优化填充形式和纤维趋向以减小收缩变形和制件的翘曲，并尽可能使纤维沿制件受力方向排列以提高制件的强度。

(2) 纤维趋向张量  注射成型结束时制件厚度方向不同位置的张量分布，是计算制件在成型过程中热-机械性能和制件残余压力的重要依据。

(3) 制件的力学性能  注射成型结束时制件厚度方向不同位置的力学性能如弹性模量、剪切模量、泊松比。由于考虑了制件的实际成

型条件对力学性能的影响，大大提高了制件翘曲分析及应力分析的精度。

(4) 制件的热膨胀系数  注射成型结束时制件厚度方向不同位置的纵向（流动方向）和横向（垂直于流动方向）的热膨胀系数。 

三、MPI/Cool应用实例

3.1 建模

在Pro/ENGINEER中建立制件实体模型，通过STL文件格式读入MPI并提取中性面模型，浇注系统在MPI中创建。制件模型和浇注系统如图1所示。

 图1  制件中性面模型和浇注系统 

3.2 工艺条件

制件材料选用Honeywell Plastics Capron 8233G HS，玻璃纤维的重量比为33%。工艺参数为：熔体温度280^oC，型腔温度80^oC，注射时间为0.75 Sec，保压时间为10s，保压压力为注射压力的80%，冷却时间为20s。

3.3 模拟结果

按照上述工艺条件，对制件的填充和保压过程进行了分析，得到的与纤维增强有关的部分模拟结果如图2所示。

 (a)  制件纤维平均趋向

 (b) 制件纤维趋向张量在厚度方向的变化