【RADIOSS大赛回顾】一起围观上届夺魁作品：气柱包装
本文摘要（由AI生成）：
本文研究了基于RADIOSS的气柱包装跌落仿真方法，由深圳创新设计研究院的郭斌工程师撰写。文章展示了RADIOSS在模拟动态、非线性过程中的功能，特别是在气柱包装跌落仿真方面的应用。文章介绍了气柱包装的应用前景及设计难度，并提出了分步计算方法解决仿真中的关键问题。通过实例分析，详细介绍了气柱包装的设计和仿真过程，并指出了后续工作方向。本文为气柱包装的设计和仿真提供了新的视角和方法，有助于推动该技术的发展和应用。
《基于RADIOSS的气柱包装跌落的仿真方法》
--深圳创新设计研究院 郭斌
这个作品的模型并不复杂，但构思巧妙、方法严谨，切合实际问题。RADIOSS作为一个功能强大的显式求解器，能够准确、高效地模拟动态、非线性过程。如果正确地理解RADIOSS的功能并融会贯通，它能够被广泛地运用在许多行业中。
郭斌工程师用他的作品告诉大家RADIOSS中的气囊功能(/MONVOL/AIRBAG)并非只能用在汽车气囊上！
如果正确地理解气囊的定义，它可以模拟任何内部包含气体的实物。包括汽车气囊、轮胎、篮球、热气球、空瓶子、人的内脏等等。不管是什么物体，只要理解RADIOSS中的定义并依据物理现实准确定义，就可以得到可靠的模拟结果。
来看一下RADIOSS如何模拟气柱包装吧~
选题背景
气柱缓冲包装的使用现状与趋势
--应用领域少
集中应在轻型物品包装、散件运输等领域；
--应用前景光明
--低成本、环保
•设计方法少 •没有相关理论 •设计依赖经验和测试
本选题从工程实际应用的角度出发，寻找一条从包装装配到包装跌落这样一种整套的解决方案，希望能够给气体包装的应用和推广起到实际的作用。
仿真分析
气柱包装跌落仿真的难度
① 包装充气和冲击跌落两个阶段间没有时间关联性；
② 气柱充气后状态未知，不能提前进行高精度建模；
③ 气体包装内部状态未知，工程上只知道充气压力；
④ 充气后，气囊薄膜的表面张力不可忽略；
⑤ 气柱在装箱过程中，受力后有形状和压力变化；
⑥ 若从充气到装配、从装配到跌落，数据传递难度大。
方法验证
<第一次求解，充气阶段>
<第二次求解，加载阶段>
在加载后，
• 气囊薄膜上的应力应变稳定
• 气囊气压变化幅度非常小；
• 气囊中气体质量恒定；
• 施加的初始速度有效。
结论：分步计算有很好的继承性，可以应用在气柱跌落仿真中。
实例分析
平板缓冲垫
最简单的平板型包装，气柱在装配时只有小的变形。
step 1
确定充气压力和质量的变化规律
设置：
• 由8条气柱组成，使用8个气囊模型
• 未充气前为平整状态
• 无几何，在hypermesh中直接生成网格
气柱两层膜间保留间隙
结果：
• 充气压力主要由充气质量决定
• 只有type 7的接触关系，薄膜间会有穿透
step 2
充入指定质量气体，给定位移约束
设置：
• 在地面和产品位置，设置刚性墙
• 调整充气质量曲线
• 输出稳定时的sty文件
结果：
• 气柱在空间内实现约束
• 气柱内质量和压力情况理想
• 增加interface type 11 能有效解决了穿透问题
step 3
某类型产品/均匀质量块的跌落缓冲
设置：
• 移除产品一侧的刚性墙
• 载入上一步骤的sty文件
• 更改气柱模型
• 加入产品模型
• 施加初始速度和重力加速度
• 更新的接触关系
结果：
2.C型保护套（U袋）
常见的C型单边开口的形式，由单片薄膜折边贴合而成
step 1
确定充气压力和质量的变化规律
设置：
• 由8条气柱组成，使用8个气囊模型
• 未充气前为折弯平整状态
• 折弯处有热贴合点
气柱膜折弯处细节
结果：
• 不同气柱压力略有不同
• 气柱变形与实际吻合
<实物弯折处变形>
<仿真中弯折处变形>
step 2
充入指定的气体质量，装配
设置：
• 充气时在外围设置刚性墙，限制位移
• 充气完后，用刚性平面将包装打开
step 3
产品跌落
<Z方向位移>
<包装上的接触力>
<产品上的接触力>
结论
气柱包装的设计优化点：
• 改用不同规格气柱
• 调节气压
• 调节气柱长度
• 更改缝合形式
可靠性问题：
• 常规充气气压为60%~80%大气压，由于膜的渗透性，一年后气压可能降低至40%，可以针对这种状况进行校核
• 破损问题
1）膜破损，可以使用失效准则，配合关键字参数
2）设置最大压强
可后续展开的工作：
• 流程定制化
