在物流和配送領(lǐng)域，不起眼的瓦楞纖維板箱是無名英雄。它在運(yùn)輸過程中保護(hù)產(chǎn)品，確保它們安全到達(dá)，并在供應(yīng)鏈中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著公司推動更可持續(xù)和高效的運(yùn)營，優(yōu)化這種二次包裝的設(shè)計(jì)已成為當(dāng)務(wù)之急。然而，一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是測試這些設(shè)計(jì)的復(fù)雜且資源密集型過程。

一種突破性的方法是通過高級仿真使箱體壓縮測試 （BCT） 大眾化，從而改變格局。這種方法使更廣泛的專業(yè)人士可以使用復(fù)雜的虛擬測試，從而加速創(chuàng)新并提高效率。通過將復(fù)雜的多步驟流程轉(zhuǎn)變?yōu)楹喕⒂脩粲押玫墓ぷ髁鞒蹋粳F(xiàn)在可以比以往更快、更準(zhǔn)確地驗(yàn)證包裝性能。

瓦楞紙板包裝的重要性

瓦楞紙板是二次包裝的主要材料，這是有充分理由的。它具有卓越的剛度重量比，以及耐用性和成本效益。它也是環(huán)保的，隨著企業(yè)轉(zhuǎn)向更可持續(xù)的做法，這是一個顯著的優(yōu)勢。鑒于產(chǎn)量龐大，即使通過輕量化稍微減少材料，也可以節(jié)省大量成本并降低整個價值鏈的碳足跡。

衡量箱體強(qiáng)度和性能的主要指標(biāo)是箱體壓縮測試。在 BCT 期間，一個空盒子被壓縮在兩個剛性板之間，直到它塌陷。該測試確定了盒子可以承受的最大力，然后將該值與性能要求進(jìn)行比較，以確保包裝能夠承受堆疊、運(yùn)輸和搬運(yùn)的壓力。

傳統(tǒng)測試的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)上，驗(yàn)證新的盒子設(shè)計(jì)涉及創(chuàng)建物理原型并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測試——這個過程既耗時又昂貴。另一種方法是使用分析公式（如麥基公式）來估計(jì) BCT 值。雖然有用，但這些公式提供了平均預(yù)測，并且通常無法考慮復(fù)雜的設(shè)計(jì)特征，例如手柄、切口、穿孔或包裝膠帶的加固效果。隨著盒子設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜，這些分析方法的準(zhǔn)確性會降低，因此需要更強(qiáng)大的解決方案。

新時代：虛擬盒子壓縮測試

有限元（FE）分析提供了一種強(qiáng)大的替代方案。這種數(shù)值方法允許創(chuàng)建可以在模擬環(huán)境中進(jìn)行測試的詳細(xì)虛擬原型。虛擬 BCT 可以準(zhǔn)確預(yù)測盒子在壓縮下的行為，同時考慮其特定的幾何形狀、材料特性和其他獨(dú)特特征。

我們的方法對瓦楞紙板進(jìn)行建模。材料模型可以使用現(xiàn)成的數(shù)據(jù)（例如克重、厚度和彎曲剛度）進(jìn)行校準(zhǔn)，使其在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)用。

在虛擬測試中，模擬的頂板向下移動以壓縮盒子模型，就像在物理實(shí)驗(yàn)室中一樣。模擬捕獲完整的力-位移曲線并確定峰值力，也稱為 BCT 值。除了這些主要輸出之外，仿真還提供了大量數(shù)據(jù)，包括變形模式和應(yīng)力集中，這些數(shù)據(jù)很難或不可能通過物理測試獲得。這種詳細(xì)的洞察力使設(shè)計(jì)人員能夠精確地找出弱點(diǎn)并優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

實(shí)現(xiàn)仿真大眾化以實(shí)現(xiàn)更廣泛的訪問

真正的創(chuàng)新在于使這種先進(jìn)的仿真技術(shù)大眾化。大眾化意味著向可能沒有接受過結(jié)構(gòu)力學(xué)或仿真專業(yè)培訓(xùn)的用戶提供這些強(qiáng)大的工具。它涉及捕獲復(fù)雜的、專家驅(qū)動的工作流程并將其打包到一個簡單、直觀和自動化的解決方案中。

設(shè)置虛擬 BCT 的專家工作流程涉及多個步驟：

1. 創(chuàng)建盒子的參數(shù)化 CAD 模型。

2. 定義纖維板和膠帶的材料特性。

3. 使用板和邊界條件設(shè)置模擬方案。

4. 運(yùn)行分析并對結(jié)果進(jìn)行后處理。

這個過程可能需要專家團(tuán)隊(duì)數(shù)小時甚至數(shù)天才能完成。通過大眾化，整個工作流程被轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€“按鈕”解決方案，可通過簡單的基于 Web 的界面訪問。用戶可以輸入關(guān)鍵參數(shù)，例如盒子尺寸和材料等級，其余部分由自動化流程處理。

我們已將此解決方案開發(fā)為兩步流程：

1. 材料校準(zhǔn)：用戶輸入瓦楞紙牌號的標(biāo)準(zhǔn)測試數(shù)據(jù)，系統(tǒng)生成校準(zhǔn)后的材料模型。

2. BCT 模擬：用戶定義盒子幾何形狀，選擇校準(zhǔn)后的材料，并運(yùn)行虛擬測試以獲得 BCT 性能結(jié)果。

這種簡化的方法使封裝設(shè)計(jì)師和工程師能夠進(jìn)行復(fù)雜的仿真，而無需仿真方面的專業(yè)知識，從而加快設(shè)計(jì)-驗(yàn)證-迭代周期。

大眾化工作流程的商業(yè)優(yōu)勢

采用大眾化的 BCT 解決方案為任何參與包裝的企業(yè)提供了顯著的優(yōu)勢。通過將驗(yàn)證從物理實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到虛擬桌面，公司可以將速度、效率和創(chuàng)新提升到新的水平。

主要優(yōu)勢包括：

l加速開發(fā)：日常工作是自動化的，大大減少了測試新設(shè)計(jì)所需的時間，并釋放了專家資源來執(zhí)行更具戰(zhàn)略性的任務(wù)。

l降低成本和錯誤：最大限度地減少對物理原型的依賴，從而降低材料和測試成本。自動化還減少了設(shè)置過程中出現(xiàn)人為錯誤的可能性。

l增強(qiáng)創(chuàng)新：通過在設(shè)計(jì)階段的早期進(jìn)行仿真，團(tuán)隊(duì)可以探索更多概念并更快地找到優(yōu)化的可持續(xù)包裝解決方案。

l數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策：自動化工作流程可以系統(tǒng)地收集性能數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是監(jiān)控、完善解決方案以及構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動或人工智能驅(qū)動的模型的重要資產(chǎn)，可以進(jìn)一步加速設(shè)計(jì)過程。

通過將復(fù)雜的技術(shù)流程轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍L問的工具，大眾化模擬使企業(yè)能夠更有效地進(jìn)行創(chuàng)新。它代表著為未來創(chuàng)造更可持續(xù)、更具成本效益和高性能的包裝方面向前邁出了關(guān)鍵一步。