缓冲气柱袋仿真分析方法、系统、终端及存储介质与流程

本发明属于力学数据仿真，具体涉及一种缓冲气柱袋仿真分析方法、系统、终端及存储介质。

背景技术：

1、气柱袋是一种缓冲材料，对大型设备的包装常采用气柱袋，避免设备在运输途中被碰撞损坏。设计气柱袋需要建模进行力学数据仿真分析，通过仿真分析模型的力学数据验证设计的合理性。例如把气柱袋等效为epe来处理。取一定厚度一定面积气柱袋通过实验获取缓冲曲线，再根据获取的缓冲曲线和实际产品的重量、体积和跌落高度计算防护所需的的气柱袋面积和等效厚度。

2、但是从一块密度相同的epe上任意取出无数小块的epe，每个小块的epe的性能曲线是一致的，epe材料是均质的，可以认为为各向同性材料。而气柱袋是由气室，热塑封线，边角组成。其并不是均质材料，其缓冲曲线是变化的，把气柱袋等效为epe来进行建模仿真，存在精度不足的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种缓冲气柱袋仿真分析方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种缓冲气柱袋仿真分析方法，包括：

3、获取气柱袋的取样区域在充气过程产生的名义应变，并将所述名义应变与取样区域保存为标准数据；

4、获取气柱袋材料在拉伸过程中的应力应变曲线，和达到所述标准数据中的名义应变时对应的形变量，并将所述形变量保存为所述取样区域的材料形变量；

5、将所述应力应变曲线和所述取样区域的材料形变量构建气柱袋有限元网格模型，并基于所述气柱袋有限元网格模型进行仿真分析。

6、在一个可选的实施方式中，获取气柱袋的取样区域在充气过程产生的名义应变，并将所述名义应变与取样区域保存为标准数据，包括：

7、获取气柱袋的材料厚度，并基于所述材料厚度从数据库调取匹配的标准数据。

8、在一个可选的实施方式中，所述取样区域包括边缘纵向取样区、边缘横向取样区、中心纵向取样区和中心横向取样区。

9、在一个可选的实施方式中，所述取样区域覆盖有阻尼胶层，所述名义应变为取样区域的阻尼胶层从开始充气到充气完成产生的形变量与初始长度的比值；阻尼胶层的形变量为阻尼胶层在充气完成时的长度与初始长度的差值；所述初始长度为阻尼胶层在气柱袋未充气状态下的长度。

10、在一个可选的实施方式中，所述气柱袋材料为由气柱袋膜制成的哑铃状试条。

11、在一个可选的实施方式中，获取气柱袋材料在拉伸过程中的应力应变曲线，和达到所述标准数据中的名义应变时对应的形变量，并将所述形变量保存为所述取样区域的材料形变量，包括：

12、获取所述气柱袋材料在拉伸过程中的应力应变数据；

13、从所述标准数据中提取第一名义应变、第二名义应变、第三名义应变、第四名义应变、第五名义应变和第六名义应变，其中第一名义应变为气柱袋一侧边缘上端横向取样区在充气过程产生的名义应变，第二名义应变为气柱袋一侧边缘下端纵向取样区在充气过程产生的名义应变，第三名义应变为气柱袋中心横向取样区在充气过程产生的名义应变，第四名义应变为气柱袋中心纵向取样区在充气过程产生的名义应变，第五名义应变为气柱袋另一侧边缘下端横向取样区在充气过程产生的名义应变，第六名义应变为气柱袋另一侧边缘上端纵向取样区在充气过程产生的名义应变；

14、记录所述气柱袋材料的应变达到第一名义应变时对应的第一形变量，气柱袋材料的应变达到第二名义应变时对应的第二形变量，气柱袋材料的应变达到第三名义应变时对应的第三形变量，气柱袋材料的应变达到第四名义应变时对应的第四形变量，气柱袋材料的应变达到第五名义应变时对应的第五形变量，气柱袋材料的应变达到第六名义应变时对应的第六形变量；

15、选择本构模型，利用所述本构模型对基于所述应力应变数据绘制的应力应变曲线进行拟合，得到所述本构模型的参数。

16、在一个可选的实施方式中，将所述应力应变曲线和所述取样区域的材料形变量构建气柱袋有限元网格模型，并基于所述气柱袋有限元网格模型进行仿真分析，包括：

17、构建气柱袋在充气状态下的三维模型，并将所述三维模型导入有限元模型处理软件，得到有限元网格模型；

18、将所述本构模型及本构模型的参数导入所述有限元模型处理软件；

19、为有限元网格模型构建坐标系，并获取各取样区域的中心点坐标作为取样坐标；

20、获取第一形变量对应的第一坐标、第二形变量对应的第二坐标、第三形变量对应的第三坐标、第四形变量对应的第四坐标、第五形变量对应的第五坐标、第六形变量对应的第六坐标；

21、基于第一形变量、第一坐标、第三形变量、第三坐标、第五形变量和第五坐标构建横向形变量随坐标变化的横向形变量函数；

22、基于第二形变量、第二坐标、第四形变量、第四坐标、第六形变量和第六坐标构建纵向形变量随坐标变化的纵向形变量函数；

23、基于横向形变量函数和纵向形变量函数对所述有限元网格模型的其它区域的初始形变量进行赋值，得到修正模型；

24、在所述修正模型标注封闭腔体内为气体，设置气体的密度和体积模量，以及环境压力；

25、为所述修正模型添加预应力，所述预应力为通过辅助模型模拟充气生成的数据；

26、定义接触数据和边界条件，并设置刚性墙模拟地面；

27、设置绝对零度和理想气体常数，执行仿真，得到力学数据。

28、第二方面，本发明提供一种缓冲气柱袋仿真分析系统，包括：

29、第一数据获取模块，用于获取气柱袋的取样区域在充气过程产生的名义应变，并将所述名义应变与取样区域保存为标准数据；

30、第二数据获取模块，用于获取气柱袋材料在拉伸过程中的应力应变曲线，和达到所述标准数据中的名义应变时对应的形变量，并将所述形变量保存为所述取样区域的材料形变量；

31、建模仿真模块，用于将所述应力应变曲线和所述取样区域的材料形变量构建气柱袋有限元网格模型，并基于所述气柱袋有限元网格模型进行仿真分析。

32、在一个可选的实施方式中，第一数据获取模块包括：

33、数据查询单元，用于获取气柱袋的材料厚度，并基于所述材料厚度从数据库调取匹配的标准数据。

34、在一个可选的实施方式中，所述取样区域包括边缘纵向取样区、边缘横向取样区、中心纵向取样区和中心横向取样区。

35、在一个可选的实施方式中，所述取样区域覆盖有阻尼胶层，所述名义应变为取样区域的阻尼胶层从开始充气到充气完成产生的形变量与初始长度的比值；阻尼胶层的形变量为阻尼胶层在充气完成时的长度与初始长度的差值；所述初始长度为阻尼胶层在气柱袋未充气状态下的长度。

36、在一个可选的实施方式中，所述气柱袋材料为由气柱袋膜制成的哑铃状试条。

37、在一个可选的实施方式中，第二数据获取模块包括：

38、拉伸数据获取单元，用于获取所述气柱袋材料在拉伸过程中的应力应变数据；

39、应变数据提取单元，用于从所述标准数据中提取第一名义应变、第二名义应变、第三名义应变、第四名义应变、第五名义应变和第六名义应变，其中第一名义应变为气柱袋一侧边缘上端横向取样区在充气过程产生的名义应变，第二名义应变为气柱袋一侧边缘下端纵向取样区在充气过程产生的名义应变，第三名义应变为气柱袋中心横向取样区在充气过程产生的名义应变，第四名义应变为气柱袋中心纵向取样区在充气过程产生的名义应变，第五名义应变为气柱袋另一侧边缘下端横向取样区在充气过程产生的名义应变，第六名义应变为气柱袋另一侧边缘上端纵向取样区在充气过程产生的名义应变；

40、形变记录单元，用于记录所述气柱袋材料的应变达到第一名义应变时对应的第一形变量，气柱袋材料的应变达到第二名义应变时对应的第二形变量，气柱袋材料的应变达到第三名义应变时对应的第三形变量，气柱袋材料的应变达到第四名义应变时对应的第四形变量，气柱袋材料的应变达到第五名义应变时对应的第五形变量，气柱袋材料的应变达到第六名义应变时对应的第六形变量；

41、曲线拟合单元，用于选择本构模型，利用所述本构模型对基于所述应力应变数据绘制的应力应变曲线进行拟合，得到所述本构模型的参数。

42、在一个可选的实施方式中，建模仿真模块包括：

43、模型构建单元，用于构建气柱袋在充气状态下的三维模型，并将所述三维模型导入有限元模型处理软件，得到有限元网格模型；

44、参数导入单元，用于将所述本构模型及本构模型的参数导入所述有限元模型处理软件；

45、坐标构建单元，用于为有限元网格模型构建坐标系，并获取各取样区域的中心点坐标作为取样坐标；

46、坐标获取单元，用于获取第一形变量对应的第一坐标、第二形变量对应的第二坐标、第三形变量对应的第三坐标、第四形变量对应的第四坐标、第五形变量对应的第五坐标、第六形变量对应的第六坐标；

47、第一函数生成单元，用于基于第一形变量、第一坐标、第三形变量、第三坐标、第五形变量和第五坐标构建横向形变量随坐标变化的横向形变量函数；

48、第二函数生成单元，用于基于第二形变量、第二坐标、第四形变量、第四坐标、第六形变量和第六坐标构建纵向形变量随坐标变化的纵向形变量函数；

49、模型修正单元，用于基于横向形变量函数和纵向形变量函数对所述有限元网格模型的其它区域的初始形变量进行赋值，得到修正模型；

50、气体配置单元，用于在所述修正模型标注封闭腔体内为气体，设置气体的密度和体积模量，以及环境压力；

51、应力添加单元，用于为所述修正模型添加预应力，所述预应力为通过辅助模型模拟充气生成的数据；

52、环境定义单元，用于定义接触数据和边界条件，并设置刚性墙模拟地面；

53、仿真执行单元，用于设置绝对零度和理想气体常数，执行仿真，得到力学数据。

54、第三方面，提供一种终端，包括：

55、处理器、存储器，其中，

56、该存储器用于存储计算机程序，

57、该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。

58、第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

59、本发明的有益效果在于，本发明提供的缓冲气柱袋仿真分析方法、系统、终端及存储介质，通过获取气柱袋在充气过程中产生的应变以及获取材料的应力应变曲线构建有限元网格模型，为有限元网格模型配置气体区域、气体参数以及预应力和环境参数，在此基础上进行碰撞仿真模拟，得到气柱袋在碰撞场景中的力学数据，此种方式构建的有限元网格模型与真实气柱袋较为贴近，能够得到更加精确的力学数据。

60、本发明提供的缓冲气柱袋仿真分析方法、系统、终端及存储介质，利用阻尼胶对气柱袋局部区域在充气过程中产生的形变量进行测试，进而得到气柱袋取样区域标准名义应变，进一步对气柱袋材料进行拉伸试验，采集气柱袋材料在标准名义应变下的形变量，最终基于各取样区域的充气形变量对模型进行修正，进一步提升仿真精度。

61、本发明提供的缓冲气柱袋仿真分析方法、系统、终端及存储介质，本发明在建模后对模型的气柱位置进行设置，并配置气体参数，这样模型就包含了膜的部分和气体部分，其整体力学性能与真实的气柱袋一致，仿真得到力学数据贴近真实数据。

62、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。