案例分析

为了提高产品的机械性能（特别是刚度），通常在热塑性聚合物中加入玻璃纤维。然而，所制备的化合物的热-力学性能是各向异性的（与方向有关）。由于注射过程的剪切流动，纤维的局部排列与三维流动状态相对应，从而导致纤维的三维分布。

产品局部性能的相关性成为模拟工程师面临的挑战。热-力学数据的有效性和可靠性，是正确评估静载荷情况、疲劳性能和寿命预测的必要条件。如果使用各向同性值，最好的情况是产品尺寸过大，最坏的情况是产品会失效。

SIGMASOFT^® Virtual Molding模拟了局部的三维纤维取向，同时也追踪了充填和保压阶段的三维流动情况。一个适合的微观力学模型，根据聚合物的温度、压力历程和纤维取向来确定产品的局部热-力学性能。这些数据不仅可用于SIGMASOFT^®内部收缩和翘曲计算，也可用于SIGMALink模块的映射，可以把这些结果很容易的转换到有限元网格（壳和实体）。例如，用于ABAQUS、ANSYS、MARC、Radios或其他结构分析软件。因为考虑到这一点，所以SIGMASOFT^®可以使用真实的局部各向异性的产品特性来进行评估。

如图1所示，由PA GF50制成的外壳部件在室温下进行内部压力测试时发生变形。用光学测量系统测量的实验结果提供了垂直位移值（如图2绿色）。用各向同性值进行有限元模拟的结果值（如图2红色）。

对比可以发现，各向同性方式计算出一个准确的定性的变形结果。但从定量的角度来看，变形量明显被低估了，且低估了约2倍。重新计算载荷——使用SIGMASOFT^®模拟纤维局部取向状态，同时结构分析也使用局部各向异性刚度值，计算出来的值如图2蓝色值所示。这种各向异性计算结果显示了更精准的变形，为高效、安全的结构件设计提供了依据。

除了提高力学分析的可靠性外，在力学分析中考虑各向异性的产品性能，可以提高对产品变形的理解，从而提高设计团队的能力。随着分析精度的提高，可以避免不必要的尺寸超差，从而降低材料消耗。