
几何模型与建模思路
- 模型获取与导入:在Abaqus/CAE中通过 File->Import->Part 将瓶胚的几何模型导入。导入的为实体模型;为降低计算量,仿真中通常通过提取中面并使用壳单元来建立等效薄壳模型。
- 非均匀厚度处理:瓶胚的截面通常存在厚度非均匀性,因此需要对几何进行分区切割后再提取中面。随着软件版本更新,非均匀剖面的瓶胚也可尝试实现一键抽中面,但实现受限于当前工具与思路。
- 模型划分与装配:对瓶胚壳结构进行分区提中面后,与瓶体设计几何文件同样导入并进行装配,形成完整的吹塑分析模型。
- 顶吹工艺要点:PET在加热后具有较高韧性,吹塑多采用顶吹工艺。先对瓶胚加热,再通过顶杆向下顶出并拉伸,同时顶杆上的吹气孔释放高压气体,使瓶胚外壁在气体作用下贴合模具内壁,保持保压并逐步降温,直至形成最终瓶体。
材料与参数设置
- 材料建模:吹瓶材料在加热状态近似为超弹性材料,具体的参数与模型在此不逐一列出。Abaqus提供丰富的材料模型,能够满足仿真需要。
- 壳材料属性:根据选定的材料模型创建壳材料截面,并将材料属性赋予瓶胚。
边界条件与接触
- 边界条件与接触设置:需要给出瓶体、瓶胚、顶杆等部件的边界条件,并设定接触关系。定义时应尽量选择瓶体外表面作为接触面,以避免吹塑结果在尺寸上偏小,从而导致瓶壁厚度偏薄或偏厚的误差。
网格、求解与分析zoty中欧
- 网格与求解:吹塑分析的网格模型按常规步骤建立,提交计算后对结果进行观察与分析。该模型可通过调整顶杆下移速度、顶杆吹气速度、瓶胚与模具之间的摩擦系数、顶杆与瓶胚的摩擦系数等参数进行参数敏感性分析,以实现仿真结果与实际工艺的一致性。
- 结果与应用:吹塑分析可给出瓶体质量、灌装液面高度、壁厚分布等信息,并能评估气体渗透、保质期等因素对碳酸饮料、果汁等的影响。同时,壁厚分布数据(格式为 x, y, z, thickness)是评估瓶体力学性能与气密性的基础数据。
数据提取与后处理
- 无缝集成与后处理:通过编写Python脚本,可以实现对各项数据的提取、结果的后处理、图像与动画的生成,支持不同工艺参数与材料参数下的结果可视化与分析。
结论性要点
- 吹塑分析是瓶体分析的基础步骤,通过对工艺参数与材料参数的敏感性分析,能够实现从CAD设计到现实仿真的闭环验证,为瓶体的结构优化、成本控制和保质性能的提升提供支撑。该分析框架有助于在相同工艺和材料条件下统一CAD与物理仿真的结果,便于后续的工艺优化与设计迭代。
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