作者：趙洪鑫  

來源包裝的現(xiàn)實仿真

HDPE材料由于其化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于漂白劑、機油、洗滌劑、奶類、蒸餾水、調(diào)味品等諸多產(chǎn)品的一級包裝（直接接觸產(chǎn)品）。有關(guān)HDPE的化學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)性能這里不再詳述，有興趣的讀者可以深度研究一下。

擠吹工藝廣泛應(yīng)用在HDPE塑料制品生產(chǎn)工藝中，常見的經(jīng)過擠吹工藝生產(chǎn)的商品包裝有：洗發(fā)水瓶體、洗衣液瓶體、固體顆粒類藥品瓶體、桶裝調(diào)味品、油桶、汽車零配件等。

一般做擠吹工藝仿真，CAE工程師首先收到下圖所示類瓶體模型，大多數(shù)時候，我們收到的瓶體模型是STP實體格式的。我們第一步是導(dǎo)入模型，具體步驟如下： Abaqus-->File-->Import-->Part  選擇零件格式為STP，然后點擊 OK 導(dǎo)入零件模型。

我們?nèi)缓蟠_定分模面，一般瓶體為對稱結(jié)構(gòu)，我們選凸起的特征處的中心線方位確定模型的分模面，如上圖所示，水平中線位置為分模面位置。要切分幾何，我們首先要建立一個參考面：Abaqus-->Tools-->Datum-->Plane-->3 points, 我們采用3點法生成參考面。或者點擊下圖所示快捷功能按鈕：

Abaqus能夠捕獲幾何模型上的點，以黃色小點標(biāo)識：

我們順利創(chuàng)建參考面后，就可以對瓶體進行切分了：Abaqus-->Tools-->Partition-->Face-->Use Datum Plane, 或者點擊：

此時，Abaqus會自動選擇好瓶體準(zhǔn)備切分，按照提示選擇好參考面對瓶體外表面進行切分即可。

然后對切分后的實體模型part進行復(fù)制，因為我們要把這個模型做成模具的上下兩部分，復(fù)制后分別對兩個part進行重命名，一個叫 Down、另一個叫 Up （這里名字隨意叫，只是為了區(qū)分）

下面要做的就是分別把兩個part對應(yīng)的多于半邊模型去除，我們采用拉伸切割放方法實現(xiàn)：Abaqus-->Shape-->Cut-->Extrude,或者：

然后選擇剛才建立的參考面為草繪面，選擇草繪的右邊參考（選擇模型右側(cè)的一根直線即可），在草繪界面繪制一個可以覆蓋全部模型的矩形即可，點擊確定。然后選擇拉伸切除方向，選擇 Through all 即可，我們最終要得到如下的兩個part， 其裝配相對位置如下：

接下來，我們首先用抽殼的方法得到瓶體外表面。步驟如下：Abaqus-->Shape-->Shell-->From Solid, 也可以點擊Part模塊下的工具圖標(biāo)快速啟動抽殼功能：

啟動抽殼功能之后，選擇要抽殼的實體模型，然后點擊確定或者點擊鼠標(biāo)中間確定，就得到瓶體外表面。

 

然后對兩個part添加壓面，通過草繪平面的方法：Abaqus-->Shell-->Planar, 或者選取：

同樣，選擇之前創(chuàng)建的參考面作為草繪面，選擇模型高度方向直線作為右參考邊，進行草繪。要利用 Project Edges工具，

把切面上的輪廓線轉(zhuǎn)化成實線，同時畫出外圍壓面外邊框。注意相對尺寸，畫的太寬會增加網(wǎng)格，以實際模具尺寸為準(zhǔn)。

畫完之后確定，我們可以分別得到兩個part，如下所示：

下面，我們創(chuàng)建擠吹的瓶胚模型：

完成瓶胚建模之后，進行仿真模型裝配，如下即可：

這時候，應(yīng)該給瓶體上下兩個模具part改一下屬性：

把part類型改為離散剛體，僅需對part畫網(wǎng)格即可，不用賦予材料屬性。計算過程中以剛體形式存在。

然后分別對每個模具part指定參考點：Abaqus-->Tools-->Reference Point... ，以后在給模型定義邊界條件時，僅需定義兩個part的參考點的位置約束即可實現(xiàn)壓模的過程。

剩下的工作包含：定義材料屬性-->創(chuàng)建Membrane Section-->給瓶胚賦予屬性。（膜單元對于仿真吹塑類模型比較合適）； 定義顯式動力學(xué)分析步(Dynamic Exlicit )，適當(dāng)使用質(zhì)量縮放來提高計算速度，一般20倍Mass Scaling，這里有重點啊，一定注意要（Uniformly）均布、均布、均布，選 if below可能造成局部小單元密度過大，該處變形不協(xié)調(diào)。

； 創(chuàng)建接觸，對于顯式動力學(xué)分析，一般創(chuàng)建通用接觸即可； 對模具參考點在 Load模塊定義邊界條件，對瓶胚設(shè)定壓強載荷條件并使用適當(dāng)?shù)募訅呵€； 最后對所有instance 畫網(wǎng)格，一般模具采用1mm網(wǎng)格， 瓶胚采用 0.5mm網(wǎng)格，需要比較精細(xì)的結(jié)果可以采用0.2mm網(wǎng)格；畫網(wǎng)格之后，要把腔體內(nèi)部面上的網(wǎng)格刪除，因為計算的時候，哪里有網(wǎng)格，哪里就有參與計算的結(jié)構(gòu)。

最后說一下重點啊，前面怎么建模都可以，就是不要定義阻尼（材料、接觸）！否則你的模型將算的巨慢，嗚嗚。。。血的教訓(xùn)啊！

關(guān)于瓶胚加壓曲線，這里需要討論一下。要根據(jù)實際需求創(chuàng)建加載歷程，如下：我們可能需要在瓶胚達(dá)到不同的膨脹半徑的工況下開始加緊模具，并對胚料進行壓切。

不同的狀態(tài)下，模具加緊，對瓶體厚度分布有很大影響。所以CAE工程師要根據(jù)需求，設(shè)計不同的加壓曲線。

最后，進入Job模塊你就可以創(chuàng)建一個分析工作，提交計算，等著看結(jié)果。說明一下，Abaqus算吹塑仿真，速度杠杠滴！你會在起身還沒泡好茶的情況下發(fā)現(xiàn)Abaqus已經(jīng)開始飛速給你寫ODB文件了（有點夸張哈），算完就該看計算結(jié)果了。

Abaqus能夠在后處理中創(chuàng)建瓶壁某一切口上有節(jié)點組成的Path，還能夠基于Path提取瓶體沿指定切口線上的厚度分布數(shù)據(jù)；或者直接得到整個瓶體有效部分厚度分布 STH 的結(jié)果數(shù)據(jù)、以及用料量 (g) 。

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擠吹工藝仿真動畫：