Moldflow實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

2016-11-08 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (DOE) 是一種統(tǒng)計(jì)工具,使您可以看到某些干預(yù)(如更改實(shí)驗(yàn)工藝變量)對(duì)零件質(zhì)量所產(chǎn)生的影響。通過(guò)在改變所選工藝條件的同時(shí)運(yùn)行一系列實(shí)驗(yàn),然后根據(jù)用戶定義的質(zhì)量指示器計(jì)算結(jié)果,DOE 還可以指示哪些工藝條件對(duì)給定的質(zhì)量指示器產(chǎn)生的影響最大。

與通過(guò)相對(duì)傳統(tǒng)的反復(fù)試驗(yàn)獲得的信息相比,DOE 的優(yōu)勢(shì)是從測(cè)試數(shù)據(jù)的生成陣列中獲得的高質(zhì)量信息顯著增多。通常,可在設(shè)計(jì)階段隨時(shí)運(yùn)行 DOE 分析。但是,最好在選擇了材料和澆口位置并執(zhí)行了初始分析后再使用。

DOE 分析將通過(guò)改變所選輸入變量的值并自動(dòng)啟動(dòng)一系列分析,從而來(lái)找出最佳工藝條件,例如:

● 模具/熔體溫度。

● 注射/保壓時(shí)間。

● 厚度倍加器。

● 注射/保壓曲線倍加器。

這樣做可以拓寬(單點(diǎn))質(zhì)量指示器的選擇范圍,其中包括:

● 流動(dòng)前沿溫度、剪切應(yīng)力、注射壓力、鎖模力,

● 體積收縮率、縮痕深度、零件重量、周期時(shí)間。

中性面、雙層面和 3D 網(wǎng)格類(lèi)型均支持 DOE 分析,該分析適用于所有成型過(guò)程

二、DOE 分析的特點(diǎn)

DOE 分析可與任何分析序列(包括填充、保壓、冷卻、翹曲和收縮)一起運(yùn)行。中性面、雙層面和 3D 網(wǎng)格類(lèi)型支持 DOE 分析,該分析適用于所有成型過(guò)程。

設(shè)置 DOE 分析時(shí),您可以進(jìn)行以下操作:

● 更改任何數(shù)字工藝設(shè)置,

● 更改所有數(shù)字邊界條件,例如,冷卻液流動(dòng)速率,

● 對(duì)模型進(jìn)行幾何更改,例如,厚度,

● 從多個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中選擇,

● 基于任意分析序列的結(jié)果設(shè)置質(zhì)量測(cè)量,

運(yùn)行 DOE 分析后,您能夠:

● 輕松解釋結(jié)果,

● 確定出生成任意給定結(jié)果的工藝設(shè)置,

● 導(dǎo)出結(jié)果,以便可以將它們導(dǎo)入到其他統(tǒng)計(jì)分析包

DOE 分析可幫助制造工程師了解工具和零件設(shè)計(jì)對(duì)工藝變量變化的敏感度。從而提供對(duì)零件或工具設(shè)計(jì)進(jìn)行更改的建議,使成型更加穩(wěn)定。

2.1 點(diǎn)的多解

DOE 分析的最大優(yōu)勢(shì)是可提供解決方案和圍繞此解決方案的信息,有助于工程師改進(jìn)零件設(shè)計(jì)或更改輸入?yún)?shù)以提高零件質(zhì)量。

2.2 求解時(shí)間

DOE 分析所需的工程師手動(dòng)輸入較少,使用當(dāng)前軟件設(shè)置 DOE 分析比較耗時(shí)。通常可縮短試模時(shí)間,因?yàn)槟ǔＤ軌蛑滥男┹斎胗绊懥慵|(zhì)量,哪些不影響。

2.3 提高質(zhì)量

DOE 分析可提出工程師可能想不到的解決方案,并且可以幫助確定出能夠提高零件質(zhì)量的研究方向。

2.4 提出科學(xué)的方法以獲得更好的零件質(zhì)量

DOE 分析較穩(wěn)定,并且應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)中的時(shí)間較長(zhǎng),工程師通常接受過(guò)有關(guān) DOE 的培訓(xùn),并且了解功能限制。

DOE 分析是一種公認(rèn)的工程工具。因此,實(shí)現(xiàn)此類(lèi)工具幾乎不存在任何障礙。

2.5 有助于擴(kuò)展知識(shí)

由于能夠以實(shí)時(shí)直觀的方式將物理輸入和物理輸出聯(lián)系起來(lái),所以可以自學(xué)。

三、DOE 分析的限制

有必要仔細(xì)觀察 DOE 分析結(jié)果,以確定結(jié)果是否有意義。如果結(jié)果無(wú)意義,則需縮小輸入變量的范圍并重新運(yùn)行分析。

在某些情況下,影響分析方法和響應(yīng)分析方法均可能生成不大可能的結(jié)果,這是由于統(tǒng)計(jì)方法的實(shí)施存在限制所致。此類(lèi)結(jié)果可能以下列形式出現(xiàn):

3.1 負(fù)值

為使響應(yīng)實(shí)驗(yàn)分析以最少的運(yùn)行次數(shù)生成 DOE 結(jié)果,會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用二階方程。大多數(shù)情況下,這會(huì)生成合理的結(jié)果。但是,當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間存在較大差異時(shí)(如發(fā)生短射時(shí)),二階擬合曲線將落到 x 軸下方,從而生成負(fù)值。

Moldflow實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析moldflow分析案例圖片1

解 : 如果發(fā)現(xiàn)負(fù)值,可縮小輸入數(shù)據(jù)的范圍,以更加明確地選擇關(guān)注區(qū)域并排除外側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn),然后重新運(yùn)行分析。此操作在“DOE 生成器”的“變量”選項(xiàng)卡中完成。

3.2 運(yùn)行 Taguchi 方法時(shí)出現(xiàn)的不大可能的數(shù)據(jù)或具有不利影響的數(shù)據(jù)

運(yùn)行影響實(shí)驗(yàn)分析時(shí),使用基礎(chǔ)方法所需的實(shí)驗(yàn)次數(shù)以 2 x 形式遞增,

其中, x = 輸入變量的數(shù)目。

盡管計(jì)算出的輸入變量對(duì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的百分比影響完全歸因于使用此方法的變量,但分析時(shí)間可能會(huì)變得過(guò)長(zhǎng)。要縮短分析時(shí)間,此處使用 Taguchi 方法來(lái)分析輸入變量對(duì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的影響。

對(duì)于相同的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行次數(shù),Taguchi 方法使用正交組合來(lái)增加可以包括的變量數(shù)。這樣,通過(guò)此方法選擇 3 個(gè)變量時(shí)所需的運(yùn)行次數(shù)為 4,而非 23 = 8

同理,如果選擇 7 個(gè)變量,則只需運(yùn)行 8 次實(shí)驗(yàn),而非 27 = 128。

此方法的缺點(diǎn)是,計(jì)算出的輸入變量的影響不再完全取決于該變量,而是部分取決于與其他變量的正交關(guān)系。大多數(shù)情況下,這種影響并不明顯。但是,如果給定變量的影響可以忽略但該變量與其他變量間存在明顯的交叉影響,計(jì)算出的結(jié)果將體現(xiàn)出這種交叉影響。

四、DOE實(shí)驗(yàn)類(lèi)型

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供四 (4) 種實(shí)驗(yàn)類(lèi)型,類(lèi)型的選擇取決于個(gè)人目的。

4.1 一個(gè)變量

一個(gè)變量計(jì)算選擇的單個(gè)變量對(duì)所選零件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的影響。這是最為快速的 DOE 實(shí)驗(yàn),而如果您只對(duì)一個(gè)變量的影響感興趣,此實(shí)驗(yàn)將是一個(gè)理想的選項(xiàng)。此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果將寫(xiě)入“分析日志”?？稍凇胺桨溉蝿?wù)”窗格的“結(jié)果”部分訪問(wèn)數(shù)據(jù)的 XY 圖。

4.2 變量影響 (Taguchi)

變量影響計(jì)算您所關(guān)注的每個(gè)變量對(duì)所選零件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)影響。根據(jù)相對(duì)影響對(duì)變量進(jìn)行評(píng)級(jí),變量的影響越明顯,其百分比越高。由于結(jié)果嚴(yán)格按百分比評(píng)級(jí),因此將寫(xiě)入到“分析日志”中;不進(jìn)行繪圖。

如果不確定要監(jiān)視哪些變量,推薦運(yùn)行變量影響實(shí)驗(yàn)。DOE 求解器將啟動(dòng)一組經(jīng)過(guò)優(yōu)化的分析以確定此評(píng)級(jí),而您可以根據(jù)結(jié)果判定是監(jiān)視所有所選變量,還是監(jiān)視其子集。您可為此實(shí)驗(yàn)選擇任意數(shù)量的輸入變量。

4.3 變量響應(yīng) (面心立方)

如果已確定要監(jiān)視的變量,可選擇“變量響應(yīng)”來(lái)確定其對(duì)您所關(guān)注的各個(gè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的影響。在此實(shí)驗(yàn)中,將運(yùn)行相比于“變量影響”更大的一組實(shí)驗(yàn),從而對(duì)輸入變量的不同組合進(jìn)行大量測(cè)試。因此,此實(shí)驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間大于之前兩種實(shí)驗(yàn)。您可為此實(shí)驗(yàn)選擇任意數(shù)量的輸入變量。

此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果將寫(xiě)入“分析日志”,可在“方案任務(wù)”窗格的“結(jié)果”部分訪問(wèn)數(shù)據(jù)的 2D/3D 響應(yīng)曲面圖。然后其結(jié)果可以圖形方式進(jìn)行檢查以確定最佳條件。

4.4 變量影響及響應(yīng)

變量影響及響應(yīng)使用 Taguchi 方法確定哪個(gè)變量對(duì)特定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的影響最大,然后對(duì)最重要的輸入變量運(yùn)行大量的因子實(shí)驗(yàn),以確定它們?nèi)绾斡绊懥慵|(zhì)量。如果關(guān)注對(duì)各種輸入變量對(duì)于零件質(zhì)量的影響,但不確定哪些輸入變量的影響最大,則應(yīng)選擇此選項(xiàng)。此實(shí)驗(yàn)的輸入變量的最小數(shù)量為三 (3)。如果保留默認(rèn)值為三,但選擇了三個(gè)以上變量,將使用 Taguchi 方法對(duì)所有選擇的變量進(jìn)行評(píng)級(jí),其中三個(gè)影響最大的變量將用于響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

首先將各種輸入變量的評(píng)級(jí)寫(xiě)入到“分析日志”,然后再寫(xiě)入響應(yīng)數(shù)據(jù)。可在“方案任務(wù)”窗格的“結(jié)果”部分訪問(wèn)數(shù)據(jù)的 2D/3D 響應(yīng)曲面圖。然后其結(jié)果可以圖形方式進(jìn)行檢查以確定最佳條件。

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