包装产品强度仿真方法、系统、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明属于智能包装技术领域，尤其涉及一种包装产品强度仿真方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术

目前，采用有限元计算进行产品堆码、夹抱、结构强度仿真分析的过程来看，整个过程耗费的时间非常长，对设备、仿真知识要求高，导致现有的产品开发流程使用的时候，仿真分析满足不了进度要求，具有明显的滞后性，且效果不够明显。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中采用有限元计算进行操作，整个过程耗费的时间长对设备、仿真知识要求高，导致现有的产品开发流程使用的时候，仿真分析满足不了进度要求，具有明显的滞后性，且效果不够明显。

解决以上问题及缺陷的意义为：对现有仿真软件部分模块进行二次开发，标准化、模块化、自动化，以降低该软件使用门槛，提升应用效率，使所有设计员能够达到在产品设计阶段、产品投模、改模前，都能够使用此工具进行检查，且能快速有效的模拟和验证设计方案、更改方案的可行性，并达到逐步取消部分物理实验的目的，节约实验成本，同时为设计、更改提供可靠的理论数据参考。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种包装产品强度仿真方法、系统、计算机设备及存储介质。通过对整个仿真分析过程以平台的方式进行流程化、规范化、标准化设置，确保仿真结果可靠；通过对软件二次开发利用脚本将仿真分析过程比如前处理实现自动化，大大节省仿真前处理的时间。

本发明是这样实现的，该包装产品强度自动仿真方法包括：

需求分析，进行模型简化处理先进行产品受力分析；

通过统一编写脚本建立规则关系，并利用前处理软件对模型进行自动化前处理；

通过在平台中材料设置界面提前设置可选的材料类别，并对各个材料进行该材料的具体属性设置，实现材料属性赋予；

通过编写好的脚本直接调用成熟有限元软件完成模型自动求解分析，并定制生成模块化的仿真分析报告；

编写脚本利用后处理软件进行结果查看与结果分析。

进一步，所述需求分析包括：分析产品本身零部件及区域可受力、可有限受力、不可受力。

进一步，在需求分析中，根据产品自身结构强度及受力特征对包装产品进行模型简化处理后，建立有效的有限元力学模型即仿真分析的对象包含了简化后的产品和包装。

进一步，在需求分析后，结合分析的力学受力模型，明确受力加载方式和零部件分析对象。

进一步，所述分析对象是根据三维装配模型坐标关系，以Z轴为参考坐标，利用编写计算机脚本建立Z轴与产品高度方向为受力加载方向，实现加载方向匹配。

进一步，所述自动化前处理包括：模型简化、材料属性赋予、网格划分、接触设置、载荷加载。

进一步，所述自动化前处理对于包装泡沫而言，对计算结果无影响的特征进行删除以达到简化模型的目的。

进一步，所述自动化前处理对于结构类零件，结合所要分析的问题点对计算结果无关紧要的特征进行删除。

进一步，所述仿真分析报告通过Mechanical APDL软件在完成所有仿真设置后，利用脚本关系将设置过程及关系转化为APDL软件可以识别的命令流，用户执行操作计算命令后自动执行计算结果。

进一步，所述后处理软件的结果包括产品和包装的应力和应变参数。

本发明的另一目的在于提供一种包装产品强度自动仿真系统，所述包装产品强度自动仿真系统包括：

产品受力分析模块，用于进行模型简化处理先进行产品受力分析；

自动化前处理模块，通过统一编写脚本建立规则关系，并利用前处理软件对模型进行自动化前处理；

属性设置模块，用于通过在平台中材料设置界面提前设置可选的材料类别，并对各个材料进行该材料的具体属性设置，实现材料属性赋予；

结果求解分析模块，用于通过编写好的脚本直接调用成熟有限元软件完成模型自动求解分析，并定制生成模块化的仿真分析报告；编写脚本利用后处理软件进行结果查看与结果分析。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

进行模型简化处理先进行产品受力分析；

通过统一编写脚本建立规则关系，并利用前处理软件对模型进行自动化前处理；

通过在平台中材料设置界面提前设置可选的材料类别，并对各个材料进行该材料的具体属性设置，实现材料属性赋予；

通过编写好的脚本直接调用成熟有限元软件完成模型自动求解分析，并定制生成模块化的仿真分析报告；

编写脚本利用后处理软件进行结果查看与结果分析。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤

进行模型简化处理先进行产品受力分析；

通过统一编写脚本建立规则关系，并利用前处理软件对模型进行自动化前处理；

通过在平台中材料设置界面提前设置可选的材料类别，并对各个材料进行该材料的具体属性设置，实现材料属性赋予；

通过编写好的脚本直接调用成熟有限元软件完成模型自动求解分析，并定制生成模块化的仿真分析报告；

编写脚本利用后处理软件进行结果查看与结果分析。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

第一、通过开发仿真分析平台来规范流程和设置方式。

第二、自动实现前处理、求解和后处理功能，降低仿真分析技术门槛，使普通设计人员进行产品仿真分析，扩大仿真运用人员范围。

第三、可以迅速且准确地得到其应力、应变等各种参数，进而可对其安全性进行分析，从而提高设计质量，达到缩短产品开发周期，降低试验成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的包装产品强度自动仿真方法流程图。

图2是传统的包装产品堆码、夹抱过程手动仿真分析过程图。

图3是传统的包装产品堆码、夹抱过程分析流程操作图。

图4是本发明实施例提供的仿真分析包装示意图。

图5是本发明实施例提供的实现加载方向匹配示意图。

图6是本发明实施例提供的通过Hypermesh软件实现的零件处理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种包装产品强度仿真方法、系统、计算机设备及存储介质，可靠性高，即将堆码、夹持仿真分析的过程。下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明开发建立一个仿真操作平台，该平台分三大部分：需求分析、前处理、求解分析，各个部分都有具体操作、设置指引且部分设置通过选项的形式进行规范化。通过软件二次开发，编写脚本调用前处理软件对模型进行自动化前处理，并利用平台建立的规则对材料属性、网格划分、约束设置、接触设置、载荷设置等操作进行规范化、标准化设置，确保计算结果准确性。

如图1所示，本发明实施例提供的包装产品强度自动仿真方法包括：

需求分析阶段：为了更好的进行模型简化处理先进行产品受力分析

(受力分析指人为对包装产品是属于堆码过程还是夹抱过程进行判断，并且分析此两种情况包装及产品本身零部件受力状态，目的是为建立有限元模型)，需分析产品本身哪些零部件及区域可受力、可有限受力、不可受力等；根据产品自身结构强度及受力特征对该包装产品进行模型简化处理后，从而建立有效的有限元力学模型即仿真分析的对象包含了简化后的产品和包装，如下图举例说明。

基于产品和包装三维仿真模型的BOM表信息，该信息可以直接从BANN系统上进行抓取，建立一定规则以实现物料名称、物料编码、物料材料、数量的对应关系，该规则具体来说就是利用物料编码的唯一性将BANN系统中该物料属性关系全部映射到该仿真分析平台的三维仿真模型的BOM表信息中，无需再手动输入。

删掉一些和力学受力模型无关的零部件，以节省模型前处理和仿真计算的时间和计算机资源，仿真所需的零部件则通过关联的PLM系统自动进行提取。具体来说，就是删除与仿真分析无相关的非受力零部件。

同时结合分析的力学受力模型，明确受力加载方式和零部件分析对象。实现方式：根据三维装配模型坐标关系，以Z轴为参考坐标，利用编写计算机脚本建立Z轴与产品高度方向为受力加载方向，实现加载方向匹配。

通过统一编写脚本建立规则关系，并利用前处理软件对模型进行自动化前处理(包含模型简化、材料属性赋予、网格划分、接触设置、载荷加载等操作)。

下面结合具体实施例对本本发明作进一步描述。

实施例

1)对于包装泡沫而言，一些对计算结果无影响的特征需要进行删除以达到简化模型的目的，比如一些倒圆角、偷料等等。

2)对于结构类零件，结合所要分析的问题点对一些对计算结果无关紧要的特征进行删除，比如零件上一些凸台特征、倒圆角特征对整个堆码结果无影响即可去除，如下图。这个过程主要是通过Hypermesh软件实现，利用Hypermesh中的Tcl脚本，提前将需要简化处理的模型特征分类输入软件后台，当三维模型导入Hypermesh后自动执行模型简化处理的命令。

材料属性赋予，通过在该平台中材料设置界面提前设置可选的材料类别，并对各个材料进行该材料的具体属性设置比如泊松比、弹性模型、材料密度、屈服强度等，而具体材料来源于BANN系统中。

同时对前处理过程中的模型简化、材料属性赋予、网格划分、接触设置、载荷加载等每个环节进行人工检测+系统自检，以确保前处理环节质量得到有效保证，系统自检主要是通过利用软件自带的前处理质量要求来实现比如网格划分质量可以通过软件的网格质量判定来实现，人工检测则通过仿真分析规范点逐一进行检查。

然后通过编写好的脚本直接调用成熟有限元软件完成模型自动求解分析，并定制生成模块化的仿真分析报告。这个过程主要是通过Mechanical APDL软件实现，在完成上述所有仿真设置后，利用脚本关系将设置过程及关系转化为APDL软件可以识别的命令流，用户执行操作计算命令后自动执行计算结果。

最后编写脚本利用后处理软件进行结果查看与结果分析(包含产品和包装的应力和应变等各种参数)。

在本发明中，图2是传统的包装产品堆码、夹抱过程手动仿真分析过程图。

图3是传统的包装产品堆码、夹抱过程分析流程操作图。

图4是本发明实施例提供的仿真分析包装示意图。

图5是本发明实施例提供的实现加载方向匹配示意图。

图6是本发明实施例提供的通过Hypermesh软件实现的零件处理图。图6(a)接水盘处理图。图6(b)包装泡沫材料产品效果图

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。