abaqus包裝仿真的案例
Abaqus擠吹工藝仿真詳談（轉載自包裝的現實仿真）
作者：趙洪鑫
來源包裝的現實仿真
HDPE材料由于其化學穩定性，廣泛應用于漂白劑、機油、洗滌劑、奶類、蒸餾水、調味品等諸多產品的一級包裝（直接接觸產品）。有關HDPE的化學、熱學、力學性能這里不再詳述，有興趣的讀者可以深度研究一下。
擠吹工藝廣泛應用在HDPE塑料制品生產工藝中，常見的經過擠吹工藝生產的商品包裝有：洗發水瓶體、洗衣液瓶體、固體顆粒類藥品瓶體、桶裝調味品、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 導入零件模型。
我們然后確定分模面，一般瓶體為對稱結構，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，以黃色小點標識：
我們順利創建參考面后，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。
展開 Abaqus DEM顆粒包裝袋跌落仿真 ￥389
☆☆☆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。
展開 干貨視頻 | ANSYS包裝塑料瓶仿真解決方案
視頻內容
● 包裝塑料瓶產品設計面臨的挑戰；
● ANSYS包裝塑料瓶仿真解決方案；
● ANSYS包裝塑料瓶仿真應用案例；
● 答疑。
課后收獲
● 了解ANSYS產品功能，包括結構力學、拓撲優化、結構熱、熱-結構耦合和流固耦合等；
● 對包裝塑料瓶產品的吹塑成型工藝、壓力測試、密封測試、帶水跌落、結構優化等仿真計算方法和分析流程更加清晰。
干貨視頻 | ANSYS包裝塑料瓶仿真解決方案
課程簡介
1、梳理包裝塑料瓶產品設計過程中碰到的問題；
2、簡要介紹ANSYS在包裝塑料瓶行業典型場景中的應用，如頂壓側壓、瓶蓋扭力、瓶蓋密封性和帶水跌落等工況做相應的仿真解決方案詳細展示；
3、分享塑料瓶結構輕量化仿真應用案例。
視頻內容
● 包裝塑料瓶產品設計面臨的挑戰；
● ANSYS包裝塑料瓶仿真解決方案；
● ANSYS包裝塑料瓶仿真應用案例；
● 答疑。
課后收獲
● 了解ANSYS產品功能，包括結構力學、拓撲優化、結構熱、熱-結構耦合和流固耦合等；
● 對包裝塑料瓶產品的吹塑成型工藝、壓力測試、密封測試、帶水跌落、結構優化等仿真計算方法和分析流程更加清晰。
展開 
追求虛擬未來—Abaqus在百事可樂包裝設計領域的應用
所有這些品牌的開發工作都涉及到大量的加工和包裝——這就是Abaqus扮演重要角色的地方。
對于消費品包裝公司來說，創新對于贏得市場份額和將新產品推向市場是很重要的。這需要克服材料選擇、廢物減少、制造、可回收性和產品運輸方面的挑戰。貌似普通的飲料瓶，實際上也需要非常系統的方法來設計，將形狀設計和仿真結合，可以改進包裝設計過程，提高生產率、質量和可持續性。
百事可樂設計團隊使用仿真來執行設計迭代分析，并在所有的設計迭代中選擇最佳的設計。最佳設計選定后，將進行概念驗證評估，通過模擬進行非常詳細的評估，以確定包裝是否符合百事可樂的要求。
為了獲得在飲料瓶開發過程早期的設計和制造工藝依據，百事可樂使用了達索系統SIMULIA品牌的Abaqus模擬注拉吹成型和擠吹成型，以確定哪種工藝條件下可以生產出適合瓶壁厚度分布的最佳產品。在設計的后期階段，結合仿真和性能評估，以優化所需性能的飲料瓶。
Abaqus幫助百事可樂大大減少了試驗次數，節約了成本。通過在公司內部進行績效評估，公司每年可以直接和間接節省100多萬美元。
2016年，百事可樂團隊對市場上不同的軟件進行了比較，并選擇了SIMULIA品牌的Abaqus，因為它具有強大的非線性顯式功能。
2020年，百事可樂開始與達索系統合作開發一個基于網絡的虛擬測試實驗室。從那時起，百事可樂逐漸將手工線下仿真轉變為全自動、流水線型的仿真流程。最終目標是將70%的物理測試帶入虛擬測試實驗室，特別是飲料包裝。由于是完全自動化和流水線型的仿真過程，它不需要用戶的專業知識，工業設計師、包裝工程師等非CAE專家也可以輕松使用。這樣一來，專業的CAE工程師就可以騰出時間來完成創新任務，比如開發更多的仿真應用程序。
圖.
展開 報名倒計時 | 仿真賦能消費品包裝與灌裝全流程創新研討會
時間：2026年5月29日（周五），13:00-17:00
地點：上海
費用：免費（報名需審核，請使用公司/學校郵箱）
5月29日，Ansys將在上海舉辦「仿真賦能消費品包裝與灌裝全流程創新研討會」。作為全球領先的工程仿真解決方案提供商，Ansys 可為消費品包裝行業提供覆蓋包裝設計、跌落驗證、液體灌裝與混合攪拌、產線優化等全流程支持。本次活動將聚焦包裝、灌裝、攪拌及產線關鍵場景，解析跌落、流體等核心工程問題。
目前活動報名已進入最后階段，請感興趣的用戶抓緊時間報名參會！
會議日程概覽
點擊立即報名或掃碼提交報名信息
如有任何問題，請聯系：
電話：4008198999
郵箱：info-china@ansys.com
展開 成功案例丨仿真+AI技術為快消包裝行業賦能提速：基于 AI 的輕量化設計節省數十億美元
以下總結了仿真模型場景及其對應 PhysicsAI 模型的訓練相關數據：
織物在行走人體上的貼合度建模
仿真工具：采用 LS-DYNA 運行的動態顯式模型
計算耗時：使用 64 個高性能 CPU，需 24 小時完成求解
PhysicsAI 模型：基于 22 組仿真結果訓練而成
訓練時間：使用傳統 CPU，耗時 2.5 小時
零部件第二、第三階段屈曲評估
仿真工具：采用 Abaqus 運行的動態顯式模型
計算耗時：使用 64 個高性能 CPU，需 2 小時完成求解
PhysicsAI 模型：基于 180 組仿真結果訓練而成
訓練時間：使用傳統 CPU，耗時 48 小時
吹塑工藝優化（瓶體制作）
仿真工具：采用 Abaqus 運行的動態顯式模型
計算耗時：使用 64 個高性能 CPU，需 7 小時完成求解
PhysicsAI 模型：基于 47 組仿真結果訓練而成
訓練時間：使用傳統 CPU，耗時 9 小時
瓶體頂部載荷擠壓應力與變形評估
仿真工具：采用 Abaqus 運行的動態顯式模型
計算耗時：使用 64 個高性能 CPU，需 35 分鐘完成求解
PhysicsAI 模型：基于 45 組仿真結果訓練而成
訓練時間：使用傳統 CPU，耗時 7 小時
下圖片展示了 PhysicsAI 模型與傳統仿真相比的計算時間及準確性。該圖表顯示，計算速度實現了數量級的提升。同時，與有限元分析結果相比，AI 得出的結果準確性也很高（準確率在 87.5% 至 97.5% 之間）。
展開 成功案例丨仿真+AI技術為快消包裝行業賦能提速：基于 AI 的輕量化設計節省數十億美元
以下總結了仿真模型場景及其對應 PhysicsAI 模型的訓練相關數據：</p><p><br></p><ol><li><strong>織物在行走人體上的貼合度建模</strong></li></ol><p><br></p><ul><li>仿真工具：采用 LS-DYNA 運行的動態顯式模型</li><li>計算耗時：使用 64 個高性能 CPU，需 24 小時完成求解</li><li>PhysicsAI 模型：基于 22 組仿真結果訓練而成</li><li>訓練時間：使用傳統 CPU，耗時 2.5 小時</li></ul><p><br></p><ol><li><strong>零部件第二、第三階段屈曲評估</strong></li></ol><p><br></p><ul><li>仿真工具：采用 Abaqus 運行的動態顯式模型</li><li>計算耗時：使用 64 個高性能 CPU，需 2 小時完成求解</li><li>PhysicsAI 模型：基于 180 組仿真結果訓練而成</li><li>訓練時間：使用傳統 CPU，耗時 48 小時</li></ul><p><br></p><ol><li><strong>吹塑工藝優化（瓶體制作）</strong></li></ol><p><br></p><ul><li>仿真工具：采用 Abaqus 運行的動態顯式模型</li><li>計算耗時：使用 64 個高性能 CPU，需 7 小時完成求解</li><li>PhysicsAI 模型：基于 47 組仿真結果訓練而成</li><li>訓練時間：使用傳統 CPU，耗時 9 小時</li></ul><p><br></p><ol><li><strong>瓶體頂部載荷擠壓應力與變形評估</strong></li></ol><p><br></p><ul><li>仿真工具：采用 Abaqus 運行的動態顯式模型
展開 【FEM-DEM耦合】包裝袋填充-切割一體化生產線Abaqus建模
本文承接上篇，將對包裝袋生產線仿真涉及到的關鍵技術進行講解，以便在模型中實現間歇式顆粒填充、包裝袋切割與連續運輸，該數值模型基于Abaqus/Explicit搭建，對工程中包裝袋生產線設備的運行參數設計與優化具有一定的指導價值。
建模過程中需要解決的關鍵問題是如何封口、填裝和切割，以及怎樣實現這三個動作的連貫、協調，首先對模型涉及的主要部件進行建模和裝配：
塑料袋的原料為筒狀可變形Shell部件，此模型中建立了切割后大致8個塑料袋的長度的筒料。
封口機構、切割機構、滑道均為離散剛體。
運輸帶為解析剛體，裝配時需保證運輸方向為其拉伸方向，實現無限運輸。
模型部件與裝配效果
封口
在實際生產線中，可以通過熱壓或超聲波進行封口，模型中不必從機理上對此過程進行建模仿真，只要求封住袋子兩端，確保填充物不流出。Abaqus里面適合采用cohesive contact或無分離接觸來實現封口，我們使用后者，這樣筒料被封口機構壓緊之后，其內部相互接觸的表面可以實現不再分離。
填裝
粒子生成器被用作實現顆粒產品的填裝，控制顆粒產生的幅值函數一共有兩個：流速與單位面積的質量流率，顆粒出口面積一定的情況下，我們可以通過協調二者的數值關系，再結合顆粒直徑等參數，以確保粒子生成器在指定的時間段內產生一定數目的顆粒。
展開 Abaqus霍普金森壓桿仿真插件：autoSHPB_V2.2 ￥58
1.1.引言
autoSHPB_2.2是基于Abaqus開發的分離式霍普金森壓桿（SHPB）全流程自動仿真插件，具備在插件界面設置好參數后，一鍵全流程仿真，無需手動輔助，自動完成幾何-網格-材料-接觸設置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程。
對于零基礎的初學者，本插件可以避免前期花費大量時間的學習Abaqus相關流程，可以基于根據自己的需求先行獲得仿真結果完成主要目標，然后再根據插件生成的CAE文件慢慢學習體會SHPB仿真流程，提高學習效率。
對于非初學者，本插件可以快速調整模型參數和工況設置，短時間內進行大批量SHPB仿真工作，極大提高效率。
由于Abaqus版本變化，附件提供兩個版本插件分別適用Abaqus2016~Abaqus2021，和Abaqus2022~Abaqus2025。使用教程見本文底部視頻。
展開 BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 
XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知
1）Abaqus 和XFlow 的協同仿真屬于FSI 仿真類型，即流固耦合仿真；
2）XFlow 必須在Labs 模式下運行，激活Labs 模式的路徑是：Main menu > Options > Preferences > Application mode> Labs；
3）建議使用Abaqus 2018 及以上版本；
4）Abaqus的協同仿真服務功能必須提前安裝好；
5）如果Abaqus的協同仿真服務沒有安裝，那么請按以下方式進行安裝：假設版本是Abaqus 2018， ?》》 首先使用X64命令行運行：abq2018 extractCseApi ?》》 然后把CSS服務二進制文件夾寫入系統path變量： X:\xxxxxx\Dassault Systemes\SimulationServices\V6R2018x\win_b64\code\bin， 其中X:\xxxxxx是相應的安裝盤符和文件夾。
6）如果版本是2019不用安裝5)中的步驟，但也需要建立上述環境變量。
7）協同仿真時，數據是雙向交互式進行傳遞的，Abaqus傳輸位移和速度信息給XFlow，XFlow傳輸載荷信息給Abaqus，仿真時的所有模型參數建議使用SI單位制。
展開 Abaqus 三維鉆孔仿真案例教學 ￥29.99
<h2>1、 引言</h2><p>本教學圍繞機械加工中的鉆孔工藝，借助 Abaqus 有限元分析軟件開展三維鉆孔過程仿真建模實踐教學。課程以常見鉆孔工況為研究對象，系統講解從幾何建模、材料定義、網格劃分到載荷施加及結果分析的全流程操作，旨在讓學員掌握：</p><p>? 三維鉆孔模型的合理簡化與參數化建模技巧</p><p>? 鉆孔過程中材料本構關系與斷裂準則的實際應用方式</p><p>? 網格劃分在鉆孔仿真大變形場景中的優化手段</p><p>? 鉆孔力、溫度場及孔壁質量等關鍵物理量的提取與分析技巧</p><h2>2、 幾何模型與材料參數</h2><h3>（1） 模型構建：</h3><p>本教學涉及的部件模型均通過 SolidWorks 軟件完成建模并導入分析環境。由于課程重點在于方法傳授，因此不詳細闡述部件建模的具體操作，主要圍繞導入后的仿真分析流程進行深入拆解與演示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/854d5227c538aa4ae948a58feff022ae.png"></p><p>圖1鉆頭部件</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/42efbdf7cd12217f384fc2f65c1a2cf7.png"></p><p>圖2 待鉆孔金屬板材</p><h3>（2） 材料屬性：</h3><p>定義鉆頭部件和待鉆孔金屬板材的熱物理參數（如導熱系數、比熱容、熱膨脹系數）與力學參數（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化。
展開 基于ABAQUS的直接式霍普金森拉桿SHTB仿真（附.cae.inp） ￥15
本案例將介紹韌性材料的直接式霍普金森拉桿原理及其Abaqus仿真方法。
2.1 SHTB原理
直接式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結構
直接式霍普金森拉桿（SHTB）一種結構形式如上圖所示。相比于常規壓縮試驗裝置結構，SHTB裝置入射桿的加載端通過螺栓連接傳遞法蘭，撞擊桿設計為套筒結構，套裝在入射桿上，套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。試樣與入射桿、透射桿通過連接結構固定，連接方式有螺紋連接、粘膠連接以及卡具連接等。
實際SHTB裝置是套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。仿真時可采用兩種載荷加載方法：撞擊桿法是模擬試驗基于撞擊桿撞擊產生加載載荷，等效載荷法，顧名思義是直接對入射桿加載端面施加等效加載載荷。
以下給出撞擊桿尺寸、速度與等效載荷脈寬、峰值換算關系：
（1）撞擊桿長度 Lst 與載荷脈寬τi：
（2）撞擊桿速度V0與載荷峰值σi：
其中， Lst 為撞擊桿長度， Cb 為桿件波速， ρb桿件密度。
2.2 仿真模型
直接式霍普金森拉桿SHTB仿真模型
根據試樣形狀及連接方式、加載方式設置6個作業模型：
仿真模型各部尺寸和參數如下：
三種試樣尺寸
三種試樣尺寸如圖，片狀試樣厚度2mm。
展開 SHPB可控多脈沖加載技術與Abaqus仿真方法 ￥15
（2）試樣：材料選擇1100-H14鋁合金，使用Johson-Cook本構模型，參數如下：
2.5 結果
仿真結果-兩次加載波云圖
仿真結果-入射桿信號（黑色），透射桿信號（紅色）
初始撞擊速度為12m/s、間隔μ長度1.2mm情況下：
（1）理論計算第一次加載脈寬為77.3μs，仿真計算結果為79μs（中值脈寬）；
（2）理論計算第二次加載脈寬為74.6μs，仿真計算結果為75μs（中值脈寬）；
（3）理論計算兩次沖擊加載時間間隔為129.3μs，仿真計算結果為131.9μs；
（4）理論計算由加載波反射后引起的第三次與第一次沖擊加載的時間間隔為2li/C0=696μs，仿真計算結果為699μs；
（5）吸收桿吸收加載波1、2引起的透射桿的信號，透射桿未形成拉伸波，使試樣與壓桿在第三次加載來臨之前保持預接觸。
仿真與理論吻合較好，結果誤差產生原因：撞擊桿幾何結構影響、上升下降沿時間、幾何彌散等。
仿真結果-試樣應力
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