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喷雾瓶基于压缩变形的虚拟优化设计

时间:2020-04-15 09:36   作者:www.penwuping.com点击:
由于装箱及运输的需要,在很多箱堆积起来后,经常发现喷雾瓶受压缩而产生变形,原有的喷雾瓶设计方案不能满足要求,但如果每箱中能够多放置一些瓶子,就可以减少运输成本。使用虚拟优化工具OptiStruct重新设计的喷雾瓶,在节约成本和改进产品性能上取得了突出的效果。
 
  OptiStruct是由美国Altair工程公司开发的一个基于有限元的结构优化设计工具,可以根据给定的整体信息生成概念设计方案。给定载荷、约束和产品的性能要求以后,OptiStruct可以设计出产品外形,这个设计在满足性能要求的同时定义好了肋、筋以及冲压的形式。优化设计可以帮助设计者开发出全新的设计。这项技术的使用通常能带来设计性能的提高,同时比传统方法更快地让用户达到设计的目标。
 
  在传统的开发流程中,计算机技术往往只被用于设计(CAD)和工程仿真(CAE)阶段,因此在整个设计阶段都要不断地反复和协调。利用OptiStruct,在概念设计阶段就使设计满足需求,大大减少反复,从而为产品创新节约出时间并缩短产品投放市场的周期。
 
  同时,OptiStruct的4种优化功能更是能够满足不同行业、不同产品的设计要求:
 
  1.拓扑优化:可以在给定的设计空间中确定最优的材料分布,减少非关键区域的材料分布;
 
  2.形貌优化:可以在薄壁零件上确定压延筋的布局;
 
  3.形状优化:用于修改现有部件的形状;
 
  4.尺寸优化:可以设计理想部件各种的参数。
 
  而且,概念设计方法和工业设计方法的结合使用,实现了三个关键的目标:增加瓶子和装瓶箱子的数量、减少包装所需要的材料和降低瓶重。由于采用了优化方法,与传统设计方法相比,人们可以在更少的时间里找到更好的装瓶方案。对这一新的设计方案,需要考虑的设计和包装标准包括:
 
  1.瓶子的设计空间;
  2.性能(在顶部载荷、填充和跌落载荷工况下) ;
  3.标签区域;
  4.载荷工况的选择;
  5.每箱中的瓶数;
  6.堆积高度;
  7.瓶子的方向;
  8.瓶体的尺寸。
  模拟喷雾瓶设计
  为了了解喷雾瓶的基本性能,我们对一个现成的32盎司的喷雾瓶进行顶压、填充和跌落的仿真模拟。
  在此基础上进行了一个预研性质的研究,选择了5个高度固定,但长度和宽度不同的瓶子设计方案。此项研究对一些要素进行了排列,例如:瓶子的稳定性、每个托盘的瓶数、堆放模式和设计可行性。最后在这次研究中形成了图3中的8种概念设计草图。
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