從模流到結構的集成分析光學鏡片之模仁變形研究

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姓名

蔡承詣(Cheng-Yi Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

從模流到結構的集成分析光學鏡片之模仁變形研究
(Integrating injection molding simulation and structural analysis in the die core of optical lenses)

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摘要(中)

網格搭建在有限元素分析中為重要的技術，直接影響模擬的準
確度
和計算效率，因此本研究建立 Type A、 Type B、 Type C三種不同網格定
義針對模擬結果與實際短射照片、光程差分佈照片比較，來驗證模型準
確度，從研究結果得知， Type C定義可獲得較正確的模流分析結果。透
過收斂性分析，另外建立 Type C_1~6不同尺寸的網格進行模擬與實驗
的比對，得知介於 Type C_2~4的可獲得較正確的模流分析結果；藉由
Moldex3D模流分析手法進行與實際射出機的響應曲線比較趨勢和結果，
以此驗證方法取得最終適合的網格和貼近實際結果的成型條件給後續
的模仁變形當初始設定條件。
為了探討模仁因溫度歷程受到變形之下鏡片的厚度收縮趨勢和模
仁變形趨勢，本研究使用 Moldex3D的 FEA模組匯出模仁至 ABAQUS結構變形上所需的資料進行探討，從結果顯示，對於光學鏡片考慮了模
仁變形確實有較大的線收縮率。

摘要(英)

Mesh construction is an important technique, which directly affects the accuracy and calculation efficiency of simulation. Therefore, This study established three different meshes type A , B , C. The simulation results are compared with actual short-shot photos and optical retardation distribution photos to validate the accuracy of the model. The results show that the grid size of the narrowest lens thickness area type C at the connection gate can obtain mold flow results more accurately. Through convergence analysis, different sizes grids of were type C_1~6 also established to compare simulation with experiments. We know that the mesh size in type C_2~4 can obtain mold flow results more accurately. Furthermore, Moldex3D mold flow analysis compares and verifies the trends and results of actual machine response curves.
With this verification approach, the adequate mesh and the molding conditions close to the experimental results are determined to set the conditions for the subsequent die-core deformation.
In order to investigate the thickness shrinkage of the lens and the deformation of the die core due to the temperature changing, Moldex3D FEA module is employed to export the results into ABAQUS structural analysis of die core. Considering the deformation of the die core, the optical lens does have a large linear shrinkage rate.

關鍵字(中)

★ 射出成型
★ 光學鏡片
★ Moldex3D模流分析
★ 收斂性分析
★ ABAQUS結構分析
★ 模仁變形

關鍵字(英)

★ Injection molding
★ Optical lens
★ Moldex3D
★ Convergence analysis
★ ABAQUS
★ Die core deformation

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 ix
表目錄 xiii
第1章、緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-2-1 網格處理相關文獻 3
1-2-2 Moldex3D模流分析技術相關文獻 5
1-2-3 ABAQUS結構分析相關文獻 6
1-3 研究目的及方法 8
1-3-1 研究目的 8
1-3-2 研究方法 9
1-4 論文架構 16
第2章、基本原理與理論模式 17
2-1 網格品質 17
2-2 光學理論 21
2-2-1 雙折射現象 21
2-3 模擬與實際比較之模流分析 23
2-4 黏彈VE模組 28
2-5 模流與結構耦合分析 29
第3章、光學鏡片模流分析 31
3-1 鏡片模型 31
3-2 材料資訊 32
3-2-1 黏度 34
3-2-2 比熱 35
3-2-3 PVT曲線 36
3-2-4 黏彈性 37
3-2-5 熱傳導係數 38
3-3 儀器及設備 39
3-4 模流分析軟體簡介 40
3-5 模型建構 41
3-5-1 適當的網格評估 41
3-5-2 實體網格製作 43
3-5-3 鏡片網格生成 43
3-6 成型條件 47
3-6-1 成型參數 47
3-6-2 計算參數 52
3-7 短射驗證 53
3-8 滿射逃氣邊界設定 55
第4章、模流到結構耦合分析 56
4-1 模仁模型 56
4-1-1 模型建立 57
4-1-2 成型參數 60
4-1-3 匯出Moldex3D結果給ABAQUS分析 60
4-1-4 ABAQUS結構分析 62
4-1-5 ABAQUS邊界條件設定步驟 62
4-1-6 ABAQUS結果判讀特徵點辨識 67
第5章、結果與討論 71
5-1 實際流動波前短射照片與光程差驗證 71
5-1-1 Moldex3D流動波前趨勢與光程差驗證結果 74
5-1-2 收斂性分析網格細緻化 79
5-2 實際射出響應曲線與模擬進澆口壓力曲線驗證結果 82
5-3 短射驗證 87
5-4 Moldex3D_R17黏彈VE模組 92
5-5 模仁分析結果 94
5-5-1 Moldex3D取得模仁溫度結果 94
5-5-2 ABAQUS模仁結構分析 96
5-5-3 ABAQUS分析結果 96
5-5-4 分析結果厚度方向線收縮率 103
第6章、結論與未來展望 104
6-1-1 網格適當性評估結果 105
6-1-2 模擬與實際比較 106
6-1-3 模仁變形分析結果 107
6-2 未來展望 107
參考文獻 109
附件 113

參考文獻

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指導教授

鍾禎元(Chen-Yuan Chung)

審核日期

2020-7-22

推文