[发明专利]基于ansys的饮料瓶注射拉伸吹塑工艺成型过程及强度分析的联合模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于ansys的饮料瓶注射拉伸吹塑工艺成型过程及强度分析的联合模拟方法，旨在解决当前无法在塑料容器拉伸吹塑成型模拟过程中进行力学性能的模拟分析的技术问题。本发明对基于ansys的塑料容器拉伸吹塑成型模拟所形成的最终模态的CDB文件进行适应性修改，使之适用于准静态分析，同时在ansys经典中创建压力试验机模型中的上、下压板，固定下压板的位置并设置上压板的下压速度，然后导入修改所得最终模态的CDB文件，与所述上下压板进行组合，以实现拉伸吹塑成型模拟与吹制结果的模态文件联合进行力学性能的模拟分析，进而有效提高塑料容器企业新产品的开发速度，并节约多次试验的资金。

技术领域

本发明涉及包装技术领域，具体涉及一种基于ansys的饮料瓶注射拉伸吹塑工艺成型过程及强度分析的联合模拟方法。

背景技术

近些年来，我国的饮料行业发展迅速，塑料瓶作为饮料的主要包装形式，也得到了迅猛的发展。包装的轻量化设计是实现绿色包装的重要手段之一，也是包装行业节能环保的重要途径。

在国外，塑料饮料瓶的轻量化研究已经取得了较大的进展。百事可乐北美公司采用了有限元分析方法，将公司的 500ml可乐瓶减轻了20%的重量，并通过改进瓶子结构设计，将冰红茶瓶和果汁饮料瓶的重量从23.5g减轻到18.6g。开展这项瓶轻量化项目后，每年可减少产生大约2000万磅的塑料废弃物。如，意大利的Sacmi公司也引进了有限元分析法进行瓶形的结构设计，其将1500ml的水瓶从目前常用的35g降低到23g；法国Sidel公司2007年在K展上推出新设计的无加强筋瓶子，其500ml瓶NOBottle瓶的重量仅为9.9g。而在国内，针对轻量化技术的研究刚刚起步，研究中还存在不系统、不衔接等问题。

国内外关于饮料瓶注射拉伸吹塑工艺成型过程及强度分析的模拟方法尚存在一些问题：

（1）第一类研究以瓶体厚度均匀分布为目标，并未对其成型后的力学性能进行研究分析，还需要额外进行实际实验进行力学性能测试，其周期长，实验耗费大。

（2）第二类研究主要进行强度分析，但是其有限元模型的建模不能实现厚度的连续分布，导致模拟结果与现实存在较大差异；另外，不同结构类型在进行比较时，不能确保瓶体克重的统一，所以不能直接有效的比较各种结构的差异与优劣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ansys的饮料瓶注射拉伸吹塑工艺成型过程及强度分析的联合模拟方法，以解决当前无法在塑料容器拉伸吹塑成型模拟过程中进行力学性能的模拟分析的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种基于ansys的饮料瓶注射拉伸吹塑工艺成型过程及强度分析的联合模拟方法，

（1）基于ansys构建塑料容器拉伸吹塑成型模拟流程，导入对应拉伸杆、瓶胚和瓶体的三维模型进行模拟成型计算，以形成有限元模拟文件，并从中选取最终模态的CDB文件；

（2）在有限元处理软件中查看瓶体三维模型的瓶口所对应的实常数编号和单元编号，将所述最终模态的CDB文件中对应于瓶口的各单元的实常数统一为其中的一个值；

（3）将最终模态的CDB文件中CMBLOCK,S2_B2_el,ELEM下面实常数数据中的剪切因子和单元厚度积分点数补充完整；

（4）在ansys经典中创建压力试验机模型中的上、下压板，并根据相关的测试要求，如国标行业标准QB/T 1868-2004 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）碳酸饮料瓶，行业标准QB/T1868-2004 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）碳酸饮料瓶等，设置上压板的下压速度，并固定下压板的位置；

（5）导入所述最终模态的CDB文件，将其和所述上下压板进行组合；

（6）进行动态分析的常规设置，从ansys经典中导出K文件；

（7）重复第（5）、（6）步操作，得到新的K文件，对K文件进行修改，增加支反力的输出，之后对其进行强度模拟分析的计算；