20141011

電腦輔助分析標準作業程序 (SOP of CAE simulation)

電腦輔助分析標準作業程序 (SOP of CAE simulation)

以下是做結構分析及金屬成形 CAE 分析,將持續更新。
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一、準備 CAD 模型


1. 確認幾何

從產品到分析用之CAD模型,如果外型簡單,能直接拿來做 CAE 建模最好,不然還是自己花點時間,把不必要的小特徵(feature)拿掉,再拿來做 CAE 模型。建議在CAD環境下進行修改,在CAD環境中編輯遠比在CAE環境中編輯來的方便,若是 CAD 與 CAE 軟體間具有關聯性,在CAD所做的模型設計變更,能立即地轉換至 CAE 中。

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二、準備材料模型

1. 材料實驗

依照材料實驗規範(ASTM、JIS)準備試片、設定參數進行材料實驗,
常見的材料實驗有:

(1)材料塑流應力模型:鈑料拉伸試驗、圓柱壓縮實驗。

(2)材料摩擦特性模型:圓環壓縮試驗。
(3)臨界破壞值(critical damage value, CDV)


2. 將材料實驗資料轉換成數據模型。


(1)位移-負荷曲線圖(stroke - load curve)

(2)真實應力-應變曲線圖(true stress - strain curve)
(3)機械性質

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三、前處理-建立 CAE 模型(Pre-processor)


1. 幾何(Geometry)

確認單位、檢查CAD轉換至 CAE中,是否發生破面、
是否需要修復及重建曲面。

2. 網格(Element / Mesh)

(1)依分析類型選擇元素類型(element type):
           實體、實體-殼、殼元素(solid、solid-shell、shell)。

(2)實體元素可分成四面體(tetra)及六面體(hexa),
          網格大變形的鍛造適用四面體元素、
          材料流動平緩的擠製類成形則用六面體網格。
(3)殼元素則以積分點(integration points)數目應用在不同分析中,
          如3積分點用在金屬鈑金成形、5-7點則應用在彈回分析。
(4)檢查網格品質。
(5)網格自動 / 手動細化 (remesh)

3. 材料特性(Material properties):

彈性模數(K)、加工硬化指數 (n)、降伏應力 (Sy, yield stress)、
破壞值 (CDV, critical damage value)。

4. 邊界條件(Boundary conditions):
對稱面 (symmetry plane)、固定端 (Fix)、負荷 (load)。

5. 分析控制(Simulation controls):

步進控制 (step control)、停止條件 (stop criteria)。
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四、求解(Solver)


1. 求解器(solver)

依照分析類型(sim type)及元素類型(element type)
選擇適用的求解器進行求解。

2. 收斂性(convergence)


一般以誤差判斷收斂與否,常見為速度誤差(velocity tolerance)及
力量誤差(force tolerance)。
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五、後處理(Post-processor)

1. 結構強度分析(structure strength analysis):
    Modal,deformation,strain、stress。

(1)模態分析結果:結構變形的趨勢,振幅看變形程度。

(2)應力分析結果:看結構脆弱處。

2. 金屬成形分析(metal forming analysis):
    Deformation、strain、stress、damage。

(1)變形:材料流動,是否發生流動缺陷,如疊料(folding)。
(2)應變:變形激烈程度。
(3)應力:材料受壓、受拉、彈性變形 or 塑性變形。
(4)破壞:材料過度變形,發生破裂 or 失效。
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Enson. 

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