包装机械公司花大代价来开发机器以满足包装货物、包装形式或包装材料发生变化时机器仍能保持高质量和性能一致性。本案例是总部位于意大利的领先跨国包装公司Coesia S.p.A.与EngineSoft S.p.A.及特伦托大学合作的Doypack自立吸嘴袋包装机仿真案例,模拟创建、填充液体和密封直立袋的整个过程。这项挑战性的活动需要建立“机器-包装-流体”系统的多物理场数字样机,特别是考虑多柔体动力学和基于粒子的流体动力学之间的双向耦合,在动态条件下正确呈现流体和柔性袋间的相互作用。 Product: Flexible pouch filled with liquiddetergent充满液体洗涤剂的柔性袋 Purpose of Analysis: Investigating the effectsof both design and process parameters to select theoptimalmachine configuration研究设计和工艺参数对机器最佳配置选择的影响 CustomerChallenges面临的挑战 为防止操作过程中袋子重复折叠,需确定底部角撑板的设计与其稳定性的关系 通过重复建模及快速合理仿真,确定最佳设计和工艺参数 考虑影响袋子整体响应的非牛顿流体注射行为 确保即使在动态条件下液位也不会超过预定限制,以便在操作期间密封区域保持清洁 考虑流体和柔性移动结构间的相互作用
Solutions解决方案 采用RecurDyn的MFBD技术仿真刚体和柔体的耦合运动 利用RecurDyn的ProcessNet进行便于执行DOE分析的自动建模和网格划分 采用RecurDyn与ParticleWorks的联合仿真考虑流体与柔性体间的互动行为
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Process流程 ① 建立夹具、吸盘、喷嘴和挡板等刚体模型 ② 采用4节点(每个节点6个自由度)Shell单元建立能够发生大变形的可变形薄膜袋柔性体 ③ 仿真打开、填充、关闭和晃动四个阶段 ④ 采用ProcessNet对柔性袋进行全自动化建模,以便快速创建多种类型的袋 ⑤ 利用RecurDyn-Particleworks的双向耦合仿真,可靠地表示流体-结构的相互作用 ⑥ 通过试验数据验证模型的有效性,为平衡模型可靠性和CPU时间,设置最佳粒子尺寸和其它数值参数 Key Technologiesfor Analysis关键技术 MFBD技术的非线性柔体能够考虑大变形及柔性体的摩擦接触行为 基于无网格粒子法的CFD分析技术,非常适合模拟自由表面流动,如液体注入或晃动 RecurDyn和Particleworks间的无缝接口,可轻松准确地仿真流体-结构相互作用(FSI)
Outcomes效果 |