验证与确认

在概念上，仿真是使用计算机求解具有合适边界条件的偏微分方程(数学模型)。在实际应用中，仿真需要将数学模型转换为计算机代码。这涉及到对求解数学模型的算法进行编码和求解域的离散化。验证需要测试预期的方程或算法以及相关的边界条件是否被如实地转译成计算机编码。验证与所模拟的过程无关。这是一个数学步骤，确保在创建模拟代码时不会引入任何错误。

验证过程需要检查编译的数学模型的计算结果与物理实验结果的一致性。因此，验证过程会评估特定的模型在多大程度上描述了被模拟的物理过程。分析精度是指仿真结果的准确性。准确性取决于仿真中使用的数学模型的保真度，它在代码中的执行，适当的边界条件(包括处理条件)，我们寻求解决方案的几何域的离散化以及描述材料物理特性的材料模型。为了确保准确性，验证是必要的，而且验证提供了准确性的量化方式。

因此，准确度并不是简单地将模拟结果与实验结果进行比较。出现错误的原因如下：

(i)软件误差-数学表达式和/或相关边界条件的不正确编码

(ii)几何误差-用于定义计算域的几何导入和随后的离散化并不反映真实产品

(iii)材料数据误差-材料数据不适用于生产产品所用的材料

(iv)输入误差-仿真中使用的加工条件与制造过程中使用的加工条件不同

(v)后处理-计算数据的后处理操作

(vi)实验误差-实验数据的误差往往是由于实验技术差、不良的仪器或传感器造成的

注塑机基准测试

需要了解注塑机的基本概念，以及实际使用机器的具体细节。重要的是要了解制造和仿真世界之间的联系，并且应该将仿真视为虚拟的注塑机。需要考虑的重要因素有：机器能力、关于螺杆运动的准确信息、止逆阀性能，材料准备(干燥)，喷嘴压力或型腔压力（不是液压压力），模次间的波动(稳定性)，排气，传感器类型和可靠性。

成型：机器能力

注塑机在不断地进步，有各种各样的机器可用。注射阶段可以压力控制或速度控制，大多数现代注塑机都是速度控制，使用开环或闭环控制回路。也有不同的驱动方法：开环数字液压，闭环比例阀，闭环伺服阀。补缩或压缩阶段是从速度控制到压力控制的过渡阶段，通常这个阶段不能很好控制，直到达到设定的保保压压力为止。

在Moldflow的一项验证研究中，一台注塑机设定流动速率为93cm3/s，由于注塑机的响应能力，实际上根据螺杆运动计算，其平均流动速率仅为52cm3/s。在注塑机中没有迹象表明没有达到设定的流量。另一项Moldflow研究表明，由于控制系统的动力学特性，在浇口冻结发生之前，并没有达到设定的保压压力。基准测试过程的一个重要技术要求是高速数据采集系统，监控注塑过程。这将提供注塑机性能的准确指标，然后这些数据可以用作模拟输入的基础。

成型：螺杆运动和止逆阀性能

过程监视，以及提供的机器性能的详细信息，可以探测注塑机问题，这些应该是在基准测试开始之前进行检查。长期使用的注塑机会出现问题，止逆阀的磨损可能导致不正确的流量和补缩/保压压力。图3显示了由于止逆阀磨损，螺杆在补缩/保压过程中的移动量高达注射行程的50%。即使在型腔压力曲线(蓝色)表明型腔内的塑料已经冻结后，螺杆仍然继续在运动。

成型：材料干燥

材料干燥问题会引起工艺稳定性问题，也会造成熔体粘度的差异。在Khanna等的研究中，尼龙分别在80，，，°C干燥17h，温度越低，水分含量越高，这就导致了低剪切速率下粘度差高达%，高剪切速率下粘度差高达%。

成型：喷嘴注射压力

喷嘴注射压力与液压注射压力的理想关系如下所示，

熔体注射压力=(A注射油缸/A螺杆)×液压注射压力

这里，A注射油缸是注射油缸截面积，A螺杆是螺杆截面积。

注射油缸与螺杆截面积的比值称为螺杆强化率或增强比，通常大约等于10，但它实际上会根据螺杆和注射油缸的几何尺寸而有很大的变化。在实际应用中，表观螺杆增强比可能因以下因素而变化：

(i)液压油的可压缩性随温度的变化而变化

(ii)螺杆与料筒之间的摩擦效应

(iii)聚合物熔体填充过程中压缩性的影响

图4所示为，采用Dynisco喷嘴熔体压力传感器测量的喷嘴熔体压力，与理论螺杆的液压压力增强比相乘得到的喷嘴熔体压力，两者相差10MPa。在实际应用中，由于喷嘴熔体压力传感器安装困难，喷嘴熔体压力往往来源于液压压力。

成型：模次间的变化

典型的注塑机控制器通常具有非常有限的数据覆盖能力，使它很难确定每个模次间的变化。图4显示了喷嘴熔体压力的差异，需要注意的是，这些曲线是25个周期的平均值，并且显示了波动系数，因此数据的质量是清晰可见的。图5显示了连续的压力传感器和螺杆位置曲线（短玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)共混物，纤维填充），曲线上紧跟着一个工艺设置的变化(注射速度)。螺杆位置曲线看似稳定，但压力曲线并不稳定，这是材料导致的，而不是机器，可能是熔体准备阶段(储料)未进行优化导致的。

图6显示了工艺稳定后的压力曲线，连续的压力曲线通常在5到10模次后稳定下来。

成型：感应器

对于注射成型的验证，使用一个独立于机器的过程监测系统来进行数据采集是必不可少的。系统必须能够捕获机器和过程的真实动态。科茨(Coates)和斯佩特(Speight)描述了可用于注塑过程的全系列传感器。传感器的选择是由多种因素决定的，如成本，稳定性/可靠性，动力学，重复性，线性，外部间接因素的影响(如温度对压力传感器的影响)，测量头的大小和最终的适用性。

图7显示了在一个1毫米矩形型腔内聚丙烯以恒定的流动速率填充时，三个等距压力传感器的型腔压力读数。预计流动前沿在到达cavp2一秒后，到达cavp3，但可以清楚地看到，压力的上升比预期要早。压力传感器的工作正常，但由于模具排气不良，测量到了空气压力的增加。

成型实践：翘曲

流动前沿位置，注射压力和翘曲是常用的基准参数。翘曲基准测试受到冷却剂温度，保压压力设定，模次间的变化(稳定性)和可靠且可重复测量翘曲的方法的影响。在模具公差范围内测量的翘曲，即10μm，实际上超出了模拟世界的范围。