高分子强化复合材料产品的曲面需要复杂的叠层设计，在进行树脂转注成型(RTM)制程建模时，须根据产品设计的叠层，建立对应的实体网格；本文举出验证案例比较说明非匹配网格与匹配网格模拟结果的差异...
高分子强化复合材料产品的曲面需要复杂的叠层设计，在进行树脂转注成型(RTM)制程建模时，须根据产品设计的叠层，建立对应的实体网格；本文举出验证案例比较说明非匹配网格与匹配网格模拟结果的差异。
高分子强化复合材料产品常见的曲面，往往需要复杂的叠层设计，因此在进行树脂转注成型(RTM)制程建模时，须根据产品设计的叠层，建立对应的实体网格。若遇到曲面复杂的叠层，网格制作难度非常高，还须耗费许多时间在网格前处理上。否则模拟结果不理想，也会影响后面结果的判读。
Moldex3D过去的版本在RTM的网格前处理上会较为耗时；在流道设计变更时，也会需要重新制作实体网格。另外某些案例在模拟分析时，会有波前破碎问题，以及内部压力超过入口压力的状况。为了克服这些挑战，Moldex3D 2021版本的RTM求解器中，支援了非匹配网格的分析；同时也强化了求解器计算，解决波前与压力的问题，获得更佳的分析结果。
若在RTM求解器尚未支援非匹配网格的情况下，如图1(a)所示，进行RTM专案前处理时，需要生成完全匹配的实体网格，如图1(b)所示。如此使用者就须检查网格是否完全匹配，并解决网格的问题才能进行分析。Modex3D 2021 RTM求解器支援了非匹配网格求解器分析后，交界面的实体网格节点不需要完全匹配，即可进行分析，如此可替使用者省下修復实体网格的时间。
建立非匹配网格模型的步骤与建立匹配网格相同。若遇到想要评估叠层与流道设计变更时，就不需要将所有的网格全部删除重新建立，仅需要调整部份的网格。
以下验证案例比较非匹配网格与匹配网格模拟结果的差异。此案例的模型是根据渗透率量测仪器Easyperm所建立，仪器外观如图2(a)，模具内部如图2(b)，依照模穴几何建立的模型如图2(c)所示。SNX1、SNX2、SNY1、SNY2是模具内部压力感测器位置，非匹配网格如图3(a)(b)；图3(c)(d)与图4是模拟结果；图4中NM simu是非匹配网格的模拟结果，M simu是匹配网格的模拟结果。从感测点压力随时间变化的比较结果可以看出，非匹配网格与匹配网格有一致的模拟结果。
本案例中波前时间结果最大的误差约4%，且图3(c) (d)非匹配网格交界面速度向量与压力场分佈连续。由此验证案例可以看出，计算所使用的网格模型不再需要完全的匹配，也能获得与匹配网格相符的模拟结果。
| 图2 : (a)Easyperm仪器外观、(b) Easyperm量测模具内部、(c)模型几何与模具内部压力感测点位置 |
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| 图3 : (a)验证案例的网格模型、(b)非匹配网格、(c)速度向量、(d)压力分佈 |
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第二个验证案例使用非匹配网格，测试改变流道的位置与流道的数目结果的差异。图5(a)中流道佈置使用一条流道、图5(b)中流道佈置使用二条流道。从图5(c) (d)案例可以看出流动时间与波前时间结果的差异。
| 图5 : (a)佈置一条流道的网格、(b)佈置二条流道的网格；(c)佈置一条流道案例的波前时间结果、(d)佈置二条流道案例的波前时间结果 |
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以往在RTM模拟的部份案例会遇到波前破碎问题。Moldex3D 2021 RTM模组的计算核心优化了波前计算，以得到较好的模拟结果。从图6可以看出一特定案例在求解器的波前计算优化前后的结果差异。
| 图6 : (a)计算核心强化前、(b)计算核心强化后结果 |
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RTM制程常常以内部抽真空，透过内外压差将树脂吸入，此时入口的压力为0.1 MPa，若遇到复杂叠层时，压力有可能会计算失准，导致内部压力超过入口最大的压力。 Moldex3D 2021 RTM模组之求解器也强化了压力计算，解决此问题，得到合理的压力分佈。从图7案例中可看压力计算优化前后的差异，最大的压力不会大于入口压力。
| 图7 : (a) 计算核心强化前最大压力0.122 MPa、(b)计算核心强化后结果为0.1 MPa |
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Moldex3D求解器支援非匹配网格计算，可以减少许多前处理处理网格修復时间和瓶颈，帮助使用者更快了解制程参数条件对结果的影响，并及早解决生产会遇到的问题。此外，求解器的优化可以得到精确的模拟结果，提升模拟效率。
（本文作者杨巡为科盛科技产品处技术副理）
