冷却 (FEM)解析の概要 要

冷却 (FEM)解析の概要
要
オートデ
デスク株式会
会社
プロダ
ダクトサポー
ート
20
011 年 7 月 6 日
第1版
目次
1. はじめに ............................................................................................................................................................................................................. 3 2. Autodesk Moldflow Insight で利用可能な冷却解析の種類 ............................................................................................................... 3 2.1 境界要素法(BEM)の冷却解析 ..................................................................................................................................................................... 3 2.2 有限要素法(FEM) の冷却解析 .................................................................................................................................................................... 4 3. 解析モデルの準備 ..................................................................................................................................................................................... 5 3.1 解析順序の選択 ........................................................................................................................................................................................... 5 3.2 有限要素法(FEM)冷却解析用の金型サーフェスの作成 .......................................................................................................................... 6 3.3 有限要素法(FEM)冷却解析用の 3D 金型メッシュの作成 ........................................................................................................................ 7 4. プロセス設定 ........................................................................................................................................................................................... 10 4.1「プロセス設定ウィザード
– 冷却(FEM)設定」ウィザードの[金型温度オプション] .................................................................. 10 4.2[冷却(FEM)ソルバーパラメータ]の設定 ................................................................................................................................................. 11 冷却 (FEM)解析の概
概要 1. はじめに
この資料は、Autoodesk Moldfloow Insight 20
012 で新しく追
追加された、有
有限要素法(BEM
M)を利用した冷
冷却解析の機能の概要を説明す
ることを目的としています。詳
詳細に関しましてはオンライ ンヘルプをご
ご参照ください
い。
また、この資料は
は、以前より提
提供させていただいている境
境界要素法(BEM
M)による冷却解
解析をご理解い
いただいている
ることを前提に
に記
載されています ((境界要素法(BBEM)による冷却
却解析に関しま
ましては、認定
定の代理店にて
てトレーニング
グコースをご提
提供しておりま
ます
ので、各代理店の営業担当にご
ご相談ください
い。) 。
Synergy の GUI に関
関しては、デフォルトのリボ
ボンユーザーイ
インターフェー
ースに限定して記述します 。
2. Autodesk Moldflow Insight で利用可能
で
な冷却解析
析の種類
冷却解析には、
、以下の 2 種類
類のタイプがあります。
Autodesk Moldfloow Insight の冷
z
z
境界要素法(BBEM)の冷却解析
析
有限要素法(FFEM) の冷却解
解析
析
2.1 境界要素法(BBEM)の冷却解析
能な境界要素法
法(BEM)の熱可塑
塑性樹脂の冷却
却解析 は、Midplane、Duall Domain、3D の全てのメッシュ
以前のバージョンより利用可能
能です。
タイプで利用可能
ーム]タブ、[成
成形プロセス]の[解析順序](スタディタス
スク枠の解析順
順序の選択)よ
より、[冷却]を
を含む解析順序
序を選択するこ
ことで
[ホー
境界要素法(BEM)の
の冷却解析を行
行うことが可能
能です。以下は
は境界要素法(
(BEM)の冷却解
解析の特徴です
す。
z
z
z
z
長年利用され
れている実績の
のある手法です
す。少ない要素
素数で解を得る
ることが可能で
です。
サイクル内平
平均の金型温度
度の分布を解き
きます(定常冷 却解析)。
すべての境界
界を熱源 (取得
得熱/損失熱) と見なします 。金型の温度は、すべての熱源の影響を 総合して決定
定されます。
金型外形は、境界面のメッ
ッシュのみで表
表現します。
z
サイクル中の
の金型温度の変
変化は考慮され
れません。
Page 3
3 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 z
生産開始時か
から金型のショ
ョットごとの金
金型温度の変化
化は考慮されま
ません。
有
EM) の冷却解析
析
2.2 有限要素法(FE
Autodesk Moldfloow Insight 20012 より、熱可
可塑性樹脂で有
有限要素法(FEM
M) を利用した
た冷却解析が利
利用可能となり
りました。成形
形品
のメッシュタイプ
プは 3D メッシュ
ュ(四面体要素
素)のみの対応と
となります。有
有限要素法(FE
EM) の冷却解析
析では、3D メッシュの金型を利
用し、金型温度を定常および非
非定常で求めることが可能で
です。
有限要素法(FEM) の冷却解析の非定常解析を利用すること で、サイクル
ル内の金型温度
度の変化、簡単
単な金型内部温
温度の表示、成
成形開
始から金型温度の安定までの金
金型温度変化を見ることが可
可能です。
Page 4
4 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 3. 解析モデル
ルの準備
ここでは、有限要
要素法(FEM) の冷却解析で利
利用する 3D の金
金型外形のモデ
デリングの手順
順について説明
明します。
最初に、冷却システム、ランナーシステムを含む成形品が
が 3D メッシュの
のモデルを準備
備し、このモデ
デルを元に、3
3D の金型メッシュ
を作成し、有限要
要素法(FEM) の冷却解析で利
利用するモデル
ルを完成します
す。
z
z
z
z
z
この手順は、成形品インサ
サートや金型イ
インサートを含
含むモデルはサ
サポートしませ
せん。1 つの金
金型ブロックと
として作成をし
します。
金型メッシュ
ュを作成するた
ために利用する
る金型外表面の
のサーフェスは
は金型サーフェ
ェスウィザード
ドを利用して作
作成します。
冷却システム
ム、ランナーの
の断面は、円の
のみをサポート
トします。他の
の外形を利用し
した場合は等価
価円に置き換え
えられます。
冷却システム
ム、ランナーシ
システムのビー
ーム要素部には
は、ビーム要素
素作成時に利用
用した元のカー
ーブが必要です
す。(ビーム要
要素の
みでは金型外
外形は作成でき
きません。)
境界要素法(BBEM)の冷却解析
析と同様にビーム要素の直径
径長さ比率は 2.5～3 倍が適
適切です。(参
参考:有限要素法
法(FEM) の冷却
却解
析のソルバー
ーは BEM ソルバ
バーよりも多少
少細かめにする
ることは可能で
です。)
3.1 解析順序の選択
解
択
有限要素法(FEM) の冷却解析を利用する場合
合は、[ホーム] タブ、[成形プ
プロセス]の[解
解析順序](スタ
タディタスク枠
枠の解析順序の
の選
より、[冷却(FFEM)]を含む解
解析順序を選択
択します。
択)よ
金型サーフェスを作成する前に必ず、[冷却(
(FEM)]を含む解
解析順序を選択
択します。
Page 5
5 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 3.2 有限要素法(FE
有
EM)冷却解析用
用の金型サーフ
フェスの作成
有限要素法(FEM)冷
冷却解析用の金
金型サーフェス
スの作成を行う
う前に、[冷却
却(FEM)]を含む
む解析順序が選
選択されている
ることを確認し
します。
ーム]タブ、[作
作成]の[形状]、[作成]の[金
金型サーフェス
ス]、で金型サ
サーフェスウィ
ィザードを起動
動し金型サーフ
フェスを作成し
します。
[ホー
金型サーフェスウィザードのデ
デフォルト値を利用すると、 以下の様に、冷却管が少し
し外部に出た状
状態の金型サー
ーフェスを自動
動的に
作成しようと試み
みます。
Page 6
6 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 3.3 有限要素法(FE
有
EM)冷却解析用
用の 3D 金型メッシュの作成
3D 金型メッシュを
金
を作成は、①金
金型表面メッシ
シュの作成、②
②金型表面メッ
ッシュの確認、
、③3D 金型メ ッシュ作成 の流れで作業を
の
を行
います。
① 金型表面メッシュの作成
型メッシュの作
作成]を選択し
します。「3D 金型メッシュの
金
の生成」の画面
面で、[外部金
金型サーフェス
スのエ
「スタディタスク」枠より[金型
部金型サーフェ
ェスのエッジ長
長]は、キャビ
ビティ、回路、ランナーと接
接する部分のエ
エッジ長となり
ります。
ッジ長]は、金型 外表面、[内部
長よりも、外部
部金型サーフェ スのエッジ長
長を荒くすることを推奨しま
ます。推奨値の
の目安は、内部
部金型
内部金型サーフェスのエッジ長
ーフェスのエッ
ッジ長を 3～4 倍荒くします。
倍
。
サーフェスのエッジ長に対し、外部金型サー
サーフェスメッ
ッシュが張られ
れます。(以下は
は断面図です。
。)
結果としてキャビティ、ランナーシステム、冷却回路にサ
Page 7
7 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 ② 金型表面メッシュの確認
を利用してビー
ーム要素部を中
中心にサーフェ
ェスメッシュが
が正しく張られ
れているか確認
認します。
[ホーム]タブの「切断平面」を
③ 3D 金型メッシ
シュ作成
型メッシュの作
作成]を再度選
選択し 3D 金型メ
メッシュを作成
成します。
「スタディタスク」枠より[金型
Page 8
8 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 メッシュ作成が完了すると下図のように 3D の金型メッシュ
の
ュ(金型ブロッ
ック(3D)要素)が
が生成されます
す。
(以下は
は断面図です。)
Page 9
9 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 4. プロセス設
設定
プロセス設定で有限要素法(FEMM) の様々な冷
冷却解析のタイ プを選択する
ることが可能で
です。設定後解
解析を実行しま
ます。
4.1「プロセス設定
定ウィザード
– 冷却(FEM)設定」ウィザ
ザードの[金型温
温度オプション]
サイクル内の平均
境界要素法(BEMM)の冷却解析と
と同様に定常解
解析を行いサイ
イクル平均の金
金型温度を求め
めます。ただし、境界要素法
法
このソルバーは境
(BEM)ではなく有限
限要素法(FEM)を利用します
す。 サイクル内の非定常
安定した１成形サイクルでの経
経時変化を確認
認することが可
可能です。
非定常
生産開始からの非
成形開始からの全
全履歴の経時変
変化を確認することが可能で
です。金型ブロック(3D) (3D
D の金型メッシ
シュ)のプロパティの[生産開
開始
時の初期温度]で金
金型の初期温度
度を定義するこ
ことが可能です
す。このオプシ
ションを選択す
すると解析に時
時間がかかりま
ます。
Page 10
0 of 12
冷却 (FEM)解析の概
概要 4.2[冷却(FEM)ソル
ルバーパラメー
ータ]の設定
熱伝導ソルバー
高速なソルバーで、キャビティが初めから樹
樹脂で満たされ
れている仮定し
して非定常解析
析が行われます
す。充填+保圧解
解析は行われな
ない
ため、せん断発熱
熱等の樹脂の流
流動に起因した影響は考慮さ れません。
各繰り返しで流動解析
熱流束と成形品の温度を解くために完全な充
充填+保圧解析を
を実行します。
。せん断発熱や
や充填時の樹脂
脂の熱の損失な
などの樹脂の流
流れ
の影響を考慮します。このソル
ルバーを利用す
することにより 良い精度を得
得ることは可能
能ですが解析に
に時間がかかり
ります。
Page 11
1 of 12
冷却 (FEM)解析の概要 【注意】
本資料に記載されている仕様、機能等に関して、予告なく変更または削除する場合がありますのであらかじめご了承ください。
この書類はサブスクリプション契約中のユーザー様のみに配布されているものです。全文、または一部の記事の無断転載および無
断配布は禁じます。
免責事項
Autodesk、Moldflow は米国および/またはその他の国々における Autodesk、Inc.、その子会社、関連会社の登録商標または商標で
す。その他のすべてのブランド名、製品名、または商標は、それぞれの所有者に帰属します。オートデスクは、通知を行うことな
くいつでも該当製品の提供および機能を変更する権利を留保し、本書中の誤植または図表の誤りについて責任を負いません。
© 2011 Autodesk, Inc.
All rights reserved.
Page 12 of 12