Abaqus DEM顆粒包裝袋跌落仿真

USim

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☆☆☆0☆☆☆-包裝跌落試驗

顆粒狀產品運輸過程中會承受沖擊，因此包裝必須有足夠的韌性和強度，通常用試驗來評估包裝的性能。

根據ASTM或ISTA相關跌落試驗標準，需要在一定的高度釋放包裝，跌落至地面，以檢查其是否失效。這種動態試驗很難捕捉到包裝的應力應變等響應，無法對導致包裝失效的沖擊載荷加以細分，而且成本較高，因此，可以借助于CAE手段來彌補這些不足。

包裝袋

案例：包裝袋跌落仿真

總質量12kg，外觀尺寸415×670×114mm（變形前），跌落高度1.5m，包裝材質為厚度0.14mm的聚乙烯塑料薄膜，楊氏模量724.5MPa，泊松比0.39，屈服應力10MPa。

仿真采用Abaqus DEM-FEM耦合模型，分為兩個部分，第一部分顆粒填充，獲得跌落前包裝袋的初始狀態；第二部分跌落仿真，計算包裝袋跌落的動態響應。

☆☆☆1☆☆☆-顆粒填充

為了得到跌落前包裝袋內的顆粒分布、裝料后的薄膜構型與應力狀態，先進行顆粒的填充模擬，顆粒半徑5mm，填充速率1m/s，噴口噴完顆粒，模型達到重力下的平衡之后，動能接近于零，結束仿真。

包裝袋應力

包裝袋變形與顆粒分布

☆☆☆2☆☆☆-跌落仿真

新建一個模型，用于包裝袋的跌落仿真，通過Part→Import導入顆粒填充模型的odb文件，得到變形后的包裝袋與填充顆粒，顆粒節點坐標在界面下可以顯示，但是其截面屬性、接觸定義要在輸出的inp文件里編輯。

包裝袋損傷與開裂位置

計算結果表明，由于顆粒團受到沖擊之后的橫向流動效應，袋子底部是應力水平比較高的區域，其中四個角為應力集中比較嚴重的位置，容易成為開裂起始點，開裂之后，袋子被顆粒的橫向流動撕裂。

包裝袋跌落過程應力-主視圖

包裝袋跌落過程應力-后視圖

跌落過程中提取到的地面法向接觸力有2個峰值，分別對應破裂前包裝袋的整體沖擊（峰值高，持續時間短）、和破裂后的顆粒二次沖擊（峰值低，持續時間稍長）；隨著顆粒的流出，接觸面積逐漸增大。

地面法向接觸力與接觸面積

☆☆☆3☆☆☆-Color Code渲染

最后，使用Abaqus自帶的Color Code對模型進行渲染，并另存為Marco，可以自己命名，保存到當前工作路徑下，下次打開模型可以直接運行渲染。另外，平時工作時，對于一些重復性的界面操作，也能錄制一下Macro，需要時調用，提高效率。

渲染并保存為宏

注意，渲染時要在變形顯示模式下，而不是云圖顯示模式，本案例包裝袋渲染的顏色代碼如下：

session.viewports[session.currentViewportName].enableMultipleColors()
session.viewports[session.currentViewportName].setColor(initialColor='#BDBDBD')
cmap =session.viewports[session.currentViewportName].colorMappings['Set']
cmap.updateOverrides(overrides={'ASSEMBLY_INLET-1_FOOD':(False, '#458B74',
        'Default', '#458B74'), 'FIXED':(False, '#F5F5DC', 'Default',
        '#F5F5DC'), 'PACKAGE-1.BLACK':(False, '#BB3A3A', 'Default', '#BB3A3A'),
        'PACKAGE-1.BLUE': (False, '#005E9D', 'Default', '#005E9D'),
        'PACKAGE-1.ELE-BLACK': (True, '#000000', 'Default', '#000000'),
        'PACKAGE-1.ELE-BLUE': (True, '#00FFFF', 'Default', '#00FFFF'),
        'PACKAGE-1.ELE-SIM': (True, '#0000FF', 'Default', '#0000FF'),
        'PACKAGE-1.ELE-TOP': (True, '#CCCCCC', 'Default', '#CCCCCC'),
        'PACKAGE-1.ELE-U': (True, '#FF0000', 'Default', '#FF0000'),
        'PACKAGE-1.ELE-WIHTE': (True, '#FFFFFF', 'Default', '#FFFFFF'),
        'PACKAGE-1.SIM': (False, '#8B0A50', 'Default', '#8B0A50'),
        'PACKAGE-1.TOP': (False, '#313A97', 'Default', '#313A97'),
        'PACKAGE-1.U': (False, '#CAD9BB', 'Default', '#CAD9BB'),
        'PACKAGE-1.WIHTE': (False, '#EEC900', 'Default', '#EEC900'),
        'PLATE-1.PLATE': (True, '#ADD8E6', 'Default', '#ADD8E6'),
        'WarnElemDistorted': (False, '#6E7B8B', 'Default', '#6E7B8B'),
        '_Whole_Model_Gravity_Elset': (False, '#8B4789', 'Default',
        '#8B4789')})
session.viewports[session.currentViewportName].setColor(colorMapping=cmap)
session.viewports[session.currentViewportName].disableMultipleColors()