Rhéologie - Couplage MoldFlow/Abaqus

Simuler l'injection des polymères

Afin de disposer d'une gamme de logiciels de simulations numériques toujours plus complète, Mécastyle a investi dans un code de simulation rhéologique :

Mold Flow Adviser Ultimate.

Ce code de calcul permet notamment de simuler :

  • L'emplacement optimum du point d'injection
  • Les défauts de moulage
  • La phase de compactage 
  • L'équilibrage des canaux d'injection
  • Le refroidissement
  • Les retassures
  • La déformation des pièces

De plus, afin de prendre en compte le caractère anisotrope d'un polymère chargé de fibres de verre (exploitation des modules de traction longi., transversal et cisaillement), nous pouvons coupler les codes Mold Flow et Abaqus afin de postraiter les déformations et contraintes en fonction de l'orientation des fibres.

À noter, par exemple, que pour un Polyamide 12 chargé à 50% de fibres de verre courtes et après reprise de 50% d'humidité, les valeurs des modules à 23°C sont les suivantes :

  • Module traction Longi = 10 GPa
  • Module traction Tranversal = 2 GPa
  • Module de cisaillement = 1.9 GPa

Cliquer sur ce lien : Mold Flow Adviser Ultimate

Exemples de simulation d'injection :
Pièces en Grivory HTV - 4H1 (Pa6T/6I, 40%FV).
Composants de circuit hydraulique de chaudières.

 

Assemblage

Assemblage circuit hydraulique de chaudière

 

Visualisation de l'écoulement

Réologie sur pièce de circuit hydraulique de chaudière

 

Orientation des fibres

Orientation des fibres après rhéologie

 

Gauchissement : superposition de la pièce initiale (squelette) et finale (en couleurs)

Gauchissement de pièce après rhéologie

 

Couplage Mold Flow/Abaqus

L'objectif du couplage Mold Flow/Abaqus est la prise en compte des caractéristiques anisotropes des polymères chargés fibre de verre.

Les phases de calculs :


  • Simulation sous Mold Flow de l'injection de la pièce afin d'obtenir l'orientation des fibres
  • Calculer sous Abaqus la réponse de la pièce au torseur des actions mécaniques appliquées
  • Post-traiter en fonctions des critères d'anisotropie du matériau


Exemple : calcul modal sur boîtiers en matériaux polymères intégrant des cartes électroniques (pcb)

Grilamid LV-5H (Pa12 GF50)

  • Module d’Young E1 = 11 352,1 MPa
  • Module d’Young E2 = 1 971,44 MPa
  • Coefficient de Poisson nu12 = 0,359
  • Coefficient de Poisson nu23 = 0,628
  • Masse volumique ρ = 1,4781E-9 T/mm3


Les résultats montrent une évolution sigificative de l'apparition du 1er mode propre en exploitant la loi comportementale anisotrope (modules longi et transverse) par rapport à une loi isotrope avec même localisation du pont d'injection :

  • 1er mode propre sans couplage (loi isotrope) : 481Hz
  • 1er mode propre avec couplage (loi anisotrope) : 270Hz

Conclusion : le couplage avec prise en compte de l'orientation des fibres permet d'observer une structure globalement plus souple au regard de l'apparition du 1er mode propre de vibration.
Soumis à un spectre d'excitation, nous recherchons (généralement, cf remarque à suivre) en mécanique à repousser l'apparition du 1er mode propre à la fréquence la plus élevée possible.
On remarque donc l'influence très importante de l'anisotropie matière sur la réponse fréquentielle.

 

Remarque : à noter que le ''réglage'' de la fréquence du 1er mode propre (raideur/masse) par rapport au spectre d'excitation peut être délicat à mettre au point.
Ce fut le cas de la biellette de reprise de couple du support moteur avant droit de la 406HDI : ne pouvant repousser l'apparition du 1er mode suffisamment haut en fréquence par rapport au spectre d'excitation moteur, il fut choisi de baisser au maximum la fréquence d'apparition du 1er mode par augmentation de la masse (utilisation d'un corps de biellette en fonte ) : ce choix délibéré impliqua l'accroche du 1er mode de la biellette mais l'accélération étant proportionnelle à la pulsation², l'effort injecté dans caisse (effort étant source de bruit) fut moindre.

Cf les vues suivantes :

 Support moteur hydro élastique de 406HDI

 

Biellette de reprise de couple de 406 HDI

 

Biellette de reprise de couple assemblée de 406 HDI

Simulation de l'injection des polymères

Demande de rappel