技术干货丨 InspirePolyFoam 高级应用：发泡仿真

利用 HyperStudy 获取化学反应动力学相关参数

有限元仿真过程中，材料参数直接关系到仿真结果的准确性，与传统的结构仿真所需的材料性能不同，在聚氨酯发泡成型过程伴随着强烈的化学反应，如何模拟这些反应的特性决定了发泡仿真结果的准确性。 

在 InspirePolyFoam 的材料参数中，针对不同的反应类型（凝胶反应、发泡过程）和不同的泡沫类型、不同的发泡剂，我们使用各自的 A、dH、E 和 CO2 饱和度等参数来描述。

整个过程由三部分组成，现场实验及测试和 InspirePolyFoam 仿真计算以及 HyperStudy 的参数优化。

• 通过现场实验获得上升曲线、温度曲线

• InspirePolyFoam 完成相同条件的仿真

• HyperStudy 完成材料参数的优化

基本材料信息 

1、配方基本信息

2、物理发泡剂（如果有的话）

3、现场实验参数：

4、测试曲线

InspirePolyFoam 仿真建模 

根据实验条件在 InspirePolyFoam 仿真环境中，使用基本的材料参数创建相应的分析模型。

1、量杯模型和工艺参数

InspirePolyFoam 中有专门的参数化的量杯模型，用户可以简便快速地建立符合实验条件的量杯。

2：根据实验条件输入相应的参数：

3：编辑基本材料参数：

4、设置分析参数：

根据实验中，泡沫达到最大高度的时间设置分析时长。（例如，下图中的 130 秒）

求解前还可以设置网格参数：基本尺寸为 5mm，同时在背底区域做局部网格细化。

通过仿真计算我们得到了发泡的高度曲线以供后续优化过程使用，此文件保存在计算文件夹中。

HyperStudy 建模和优化计算

以同时优化 3 个参数为例（更多的参数优化，其过程和思路一致，只需定义更多的参数即可）。

下图为这几个参数的优化范围和基准值。

在 HyperStudy 中注册 PolyFoam 求解器，以便后续优化的过程中使用其完成迭代计算。

创建新的优化作业：

创建参数化文件：

通过编辑 InspirePolyFoam 生成的 material.json 生成参数化文件。

参数化材料指标：

同样的方法和流程完成三个参数 E、dH 和 CO2 饱和度的定义

E 的参数化及变化范围：

dH 的参数化及变化范围：

CO2 饱和度的参数化及变化范围：

编辑完成后保存该参数化文件。(material.tpl)

在 HyperStudy 作业中定义模型并读入之前定义的 3 个参数。

指定求解器输入文件(material.json)，选择前面注册的发泡求解器。

添加所需文件：

初始计算已验证模型定义的正确性：

定义输出相应和相关的数据：

添加 5 个的数据源：

如下图分别是：上升高度测量曲线的横坐标、纵坐标，仿真高度曲线的横坐标、纵坐标，以及曲线的面积差。

查看面积差曲线图：

定义优化目标：

实现曲线面积差的最大值最小化。

点击，Evaluate，检查 Value 值。

定义优化：

检查之前的各个定义环节无误后，指定优化方法并设置：（优化方法的技术细节可以参看 HyperStudy 相关文档）

可以设置同时运行的数量，此次设置为 2。

优化迭代完成后，可以查看迭代过程的信息和优化的结果。也可以重新调整参数范围和参数数量重新优化。

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