Moldflow如何计算翘曲变形

优胜设计史勇老师

Moldflow计算翘曲时采用的In-Cavity Residual Stress指的是假设产品产品一直冷却到室温才脱模时形成的总残余应力。脱模后，由于内应力的作用，制件就会收缩；如果内应力分布不均，制件将发生翘曲变形。翘曲的产生并不意味着内应力的消失，而是指制件内部不同位置的应力分布达到了一种平衡状态。随着外界条件（温度、腐蚀等）的变化，翘曲将发生变化，制件将达到一种新的应力平衡状态。 Moldflow的翘曲计算法则：这里采用adao的观点，MID和Fusion计算翘曲是采用残余应力的理论模型，由于理论应力往往和真实应力有差距，Moldflow采用CRIMS，也就是实际收缩的校正，改善翘曲量甚至趋势。 3D计算翘曲的模式采用的是CTE热膨胀系数来计算应变获得最终的翘曲变形，所以要使3D翘曲准确，CTE必须准确。在线性模式下，应力和应变是一一对应关系的，也就是说3D的应变计算出来也就是应力也计算出来了。Moldflow 3D实际上是有Stress结果的，比如双折射就是用3D应力结果。 对此，我有一个疑问： 3D模型根据CTE计算翘曲变形，而收缩不均、冷却不均以及分子取向是翘曲变形的诱因。我觉得材料的CTE特性只对体积收缩量的计算有意义。因此，3D模型的翘曲计算只能体现收缩不均这一项。而且，体积收缩与翘曲变形的关系很模糊，Moldflow是如何根据体积收缩推导出翘曲变形的呢？
首先，Moldflow先计算冷却到室温而制品不收缩变形的应力，这是合理的，因为产品脱模后还要冷却，当然还要收缩。由于应力和应变本身在线性范围内是对等关系，所以先折算为应力在理论上是正确的。 In-Cavity Residual Stress实际意义当然也有，它也和最终残余应力有对应关系（就和Shear Stress有对应关系一样），可以用来评估整体应力分布和水平，比如应力痕、开裂等。这涉及到Moldflow标准化应用的方法问题，请参考有关资料。
不管Moldflow如何分翘曲原因，归根结底还是收缩，翘曲的第一原因为Shrinkage指的就是体积收缩这与PVT以及结晶相关，只有量的分布；冷却原因指的是上下面的温差造成的收缩弯曲效应；而取向指的是收缩的方向，不改变实际体积收缩量，只改变在不同方向的线性收缩。
关于CRIMS的作用，是修正一些理论模型目前为止还不能解决的问题：
1、比如提到的应力松弛的问题； 2、分子取向的微观问题； 3、各种工艺条件敏感性问题，比如冷却快慢其PVT曲线是有差异的； 4、结晶性材料的微观结晶问题。这些问题用试验的数据予以校正是目前比较可行的方法，依据CRIMS的测试方法，样品是在7天之后比较稳定状态测试的，所以CRIMS可以考虑到后变形问题。
In-Cavity Residual Stress指的是假设产品产品一直冷却到室温才脱模时形成的总残余应力。但是它没考虑模芯对产品的约束作用吧? 在没开模前，产品的应力是不是会释放掉部分呢? 这难道就是CRIMS的作用吗?
线性收缩有三个垂直方向，典型是壁厚方向和平面方向，其大小一般为体积收缩的1/3。 取向改变的是收缩的形状，比如流动方向和垂直方向收缩大小不一样（合成的体积收缩不变），也会发生形状的改变，从而翘曲发生。体积收缩原因指的是各区域体积收缩的一致性，主要参考“脱模时的体积收缩”，而取向指的是本区域收缩各方向不一致问题