2024年5月4日发(作者:)

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PoIy、IIfo 公司是荷兰一家致力于开发先进模注工艺流动仿真软件的公司,其旗下的主打软件产品RTM—Wo仪 

是树脂模注工艺领域内具有世界领先地位的数字化仿真分析软件。目前,RTM-Worx ̄在世界各地被广泛应用于 

航空、风力发电杌、航海、军工、游艇、材料加工及建筑等各个行业的复合材料结构设计制造领域。 

库的三维图形显示技术,其GUI界面, 

树脂模注工艺仿真软件 

RTM—Wo rx 

口Polywo ̄公司 

如图2所示。模型显示区的左边是一个 

控制面板,其上下各有一个工具条,这 

上面分布有建模和分析计算所需的全部 

菜单和按钮。 

前言 

二、RTM—Worx功能介绍 

RTM-Worx是一种基于有限元方法 

近年来,RTM(Resin Transfer 

 

H0u]d{ng)和CVI(C0ntr0]led Vacuum 

来计算树脂在多孔介质中的流动方程,

Infusion)等树脂模注工艺技术由于其 

进而对RTH和CVI工艺进行仿真分析的软 

图2 RTM。w。Ⅸ图移亿甩户 皤0 

RTM—Worx拥有适用于进行数值仿 

生产过程中很低的有机物挥发量、良 

件。该软件以综合了有限元分析和体积 

好的可设计性及适合于成型中批量大 

包络计算的算法为核心,该算法快速稳 

真分析的三维空间几何建模工具,用户 

型整体复杂构件等优点,被越来越广 

定、功能强大、计算精确,能够确保在 

可以轻易建立或修改由控制点、连接控 

泛地应用于高性能复合材料成型制造 

很短的时间内为用户提供准确的计算结 

制点的线和由线包围的面组成的三维空 

领域。然而,这些工艺技术需要在生产 

果。该软件还为用户提供了以模拟目标 

间几何模型。在RTM—Worx中,三维立体 

之前设计、加工出合适的模具设备。如 

为中心的直观的用户界面和方便快捷的 

结构以其对称面来描述,在对称面上除 

何在较低成本和较短周期下设计出既能 

预处理及后处理系统。RTM—Worx直观易 了具有几何结构的厚度属性外,还可以 

 

满足生产工艺需要,又能保证产品质量 

用,适合那些不熟悉有限元原理但精通 

设置与仿真分析密切相关的纤维方向、

 

要求的模具一直是业界积极探讨的热点 

掌握树脂模注工艺的工程师对该工艺 

纤维体积含量等属性。

RTM—Worx也可以直接从其他建模 

之一。传统的方法是凭经验进行试制, 

进行局部或全部过程优化,使用者仅 

不仅耗时耗力,还难以保证产品质量, 

 

需很短时间的培训l和少量技术支持就 

应用软件中直接导入现成的模型数据,

 ̄AutoCAD D×F——包括二维和三 

维模型文件,最高支持到其R14版; 

◎PATRAN Neutral格式文件(将单元 

已经很难满足现代复合材料模具设计生 

能充分掌握,被公认为是树脂模注工 

目前这项功能支持的文件格式有 

产的需要。在模具设计和制造过程中采 

艺仿真领域内性价比极高的仿真分析 

用数字化技术进行仿真模拟,是提高模 

软件产品。 

具开发效率、降低生产成本和提高产品 

下面主要从几何建模、有限元划 

x面模型); 

质量的有效途径之一。Polyworx公司 

分、分析计算功能等几个方面对RTM— 

网格转换为RTM—Wor

◎PATRAN层压板铺层文件(单独 

早在十几年前就已经致力于这方面的 

Worx进行简要介绍。 

研究,并且已经取得了骄人的成绩, 

如图1所示。 

 ltl∞(I『Jl叠两 乙 蔓} ;功 

提供); 

RTM—Worx采用基于强大的OpenGL 

◎STL文件,包括二进制和ASCⅡ 

(a)NH90直升机起落架RTM工艺成型仿真 (b)复合材料飞机翼盒RTM工艺成型仿真(c)c55赛艇cVI工艺成型仿真 (d)54米长的风力发电机叶片成型仿真 

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格式; 

仿真软件,因此需要定义材料参数和工 

纹图显示结构的不同厚度,用矢量图 

 

义增强材料参数,只需在平面单元属性 

脂填充时间。

cu…IIl…¨‘“B5 %P41 ̄d) 

◎C-Mold网格文件( .fern,将单元 

艺参数。在RTM—Worx中,不需要单独定 

表示树脂流动方向,用等值线表示树 

网格转换为RTM—Worx面模型); 

连接单元; 

◎SEPRAN网格文件( .msh),包括 

中定义厚度、孔隙率、渗透率及纤维方 

向等参数即可,厚度为零则表示此区域 

◎全面支持7模型数据文件(.pi7)。 

: ■ ≯ —n0 ; 

无需注塑树脂,除厚度外不定义其他参 

数则表示该区域内为空腔。树脂参数只 

RTM—Worx应用有限元法仿真分析 

需一个,即树脂粘度。RTM—Worx ̄E够自 

树脂注塑过程,该软件能够快速自动 

动生成优化的典型注胶和出胶口,使用 

地将几何模型划分为有限元网格,其 者只需稍微改动就能得到满意的结果。 

中导流槽划分为~维单元,模型的平 用户也可以在任何~个几何控制点上设 

面结构被划分为二维三角元,在P4电脑 

置注射口或溢料口,设置注射口时同时 

中几秒钟就可以划分出上万个三角元, 

如图3所示。 

图4图形化结果综合显示 

设置注射压力或树脂流量。RTM—Worx 

还提供了根据模腔填充百分率来控制 

三、总结 

RTM—Worx仿真软件具有如下特点: 

单元网格的划分密度除了可以由最 注射口和溢料口开闭的功能,这样可 

大单元尺寸、最小单元尺寸和控制点密 以非常奸地模拟多注射口、多溢料口 

度等参数控制外,RTM—Worx还提供如下 的填充过程。 

有限元网格工具: 

◎完全支持各向异性材料; 

◎快速模拟树脂传输流动路径: 

◎成熟的预处理和后处理系统; 

◎Coarse mesh——稀疏网格,生 RTM-Worx采用基于有限元方法对 

◎兼容STL、DXF及PATRAN格式输 

入文件: 

成尽可能少的网格数目,主要用于粗 RTM ̄DCVI工艺进行仿真分析。该方法 

略分析; 

◎Uniform mesh——等大小网格, 

综合了有限元分析和体积包络计算, 

每一个时间步长中都会实时计算各个 

节点的压强和树脂流动速度,同时跟踪 

树脂流动的前峰,计算其流动趋势。该 

算法具有快速稳定、计算精确等特点。 

◎考虑织物材料的MSC/Patran层和 

板模块的交互界面; 

◎支持非等温反应扩展; 

◎稳定精确快速的算法; 

◎内置分级文档系统; 

生成所有网格的尺寸几近相等; 

◎10%of m0de]——最大网格尺寸 

为包裹整个几何模型圆球半径的10%: 

小单元尺寸增加一倍 

◎Double minimum s ze——将最 

提高网格密度能够改善模型的仿真分析 

◎支持国际单位制和英制单位体系 

◎支持任意向量(速度、渗透性)、 

图层和轮廓线图(流动前沿、压力及各 

种性能等)的联合显示; 

精度,但一般的模型只需划分不到1000 

差一般在1名以内),而这样规模的单元 

◎Halve maximum s1ze——将最大 

个单元就可以得到满意的计算结果(误 

单元尺寸缩小一倍。 

通过调整上述各个参数,再加上 

模型的计算在不到一分钟的时间里就 

RTM—Worx计算速度相当迅速,使用者能 

可以完成。 

够很方便地修改有限元单元尺寸以便调 

整计算精度。 

鼻 如l Z 0 jl】 

◎非常短的培训时间,能够在一天 

之内形成生产力。 

使用RTM—Worx进行树脂模注仿真 

在RTM—Worx中可以组合运用云纹 

分析,能够轻松、合理地确定RTM ̄CVI 

图、等值线图、向量图及数值标注法来 

模具中的导流槽、注射口和溢料口,从 

而大大提高模具设计的效率和质量、降 

低开发成本。还可以估算注胶时间、评 

RTM—Worx是专门用于树脂模注的 

显示模型的属性参数,以便对模型进行 

{ 

州esh genelaIo 

212mm 

5mm 

390mm 

154mm 

校核。对于仿真计 

算生成的大量数据 

结果,RTM—Worx 

Size 

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州a 

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估工艺参数影响、确定工艺窗口,并通 

过进行大量不同状况下的仿真分析, 

辅之以极少量的试验就可以得到高性 

能的产品。 

州td圃

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Min 

M 

1 0 mm 

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能够任意组合应用 

这些图形显示方式 

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和直接标注数值等 

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RTM—Worx以其出色的表现赢得了 

世界各地广大用户的普遍赞誉,并在国 

际市场竞争中占据了领先的地位。 

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方法,将计算结果 

直观、清晰地显示 

出来。 

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在如图4所示 

的例图中,用云 

CAD/CAM与制造业信息化・2008年第1期 49 

图3 RTM—worX有限元网格划分