SIMULIA普及包装盒领域的纸箱抗压试验
了解虚拟盒子压缩测试如何彻底改变包装设计，并了解普及化工作流程在速度、成本和创新方面的优势。
在物流和配送领域，不起眼的瓦楞纤维板箱是无名英雄。它在运输过程中保护产品，确保它们安全到达，并在供应链中发挥着至关重要的作用。随着公司推动更可持续和高效的运营，优化这种二次包装的设计已成为当务之急。然而，一个关键的挑战是测试这些设计的复杂且资源密集型过程。
一种突破性的方法是通过高级仿真使箱体压缩测试 （BCT） 民主化，从而改变格局。这种方法使更广泛的专业人士可以使用复杂的虚拟测试，从而加速创新并提高效率。通过将复杂的多步骤流程转变为简化、用户友好的工作流程，公司现在可以比以往更快、更准确地验证包装性能。
瓦楞纸板包装的重要性
瓦楞纸板是二次包装的主要材料，这是有充分理由的。它具有卓越的刚度重量比，以及耐用性和成本效益。它也是环保的，随着企业转向更可持续的做法，这是一个显着的优势。鉴于产量庞大，即使通过轻量化稍微减少材料，也可以节省大量成本并降低整个价值链的碳足迹。
衡量箱体强度和性能的主要指标是箱体压缩测试。在 BCT 期间，一个空盒子被压缩在两个刚性板之间，直到它塌陷。该测试确定了盒子可以承受的最大力，然后将该值与性能要求进行比较，以确保包装能够承受堆叠、运输和搬运的压力。
传统测试的挑战
传统上，验证新的盒子设计涉及创建物理原型并对其进行实验室测试——这个过程既耗时又昂贵。另一种方法是使用分析公式（如麦基公式）来估计 BCT 值。虽然有用，但这些公式提供了平均预测，并且通常无法考虑复杂的设计特征，例如手柄、切口、穿孔或包装胶带的加固效果。随着盒子设计变得更加复杂，这些分析方法的准确性会降低，因此需要更强大的解决方案。
新时代：虚拟盒子压缩测试
有限元（FE）分析提供了一种强大的替代方案。这种数值方法允许创建可以在模拟环境中进行测试的详细虚拟原型。虚拟 BCT 可以准确预测盒子在压缩下的行为，同时考虑其特定的几何形状、材料特性和其他独特特征。
我们的方法对瓦楞纸板进行建模。材料模型可以使用现成的数据进行校准，例如克重、厚度和弯曲刚度，使其适用于实际应用。
在虚拟测试中，模拟的顶板向下移动以压缩盒体模型，就像在物理实验室中一样。仿真捕获完整的力-位移曲线并识别峰值力，也称为 BCT 值。除了这个主要输出之外，仿真还提供了大量数据，包括变形模式和应力集中，这些数据很难或不可能通过物理测试获得。这种详细的洞察力使设计人员能够精确地查明弱点并优化结构。
实现仿真普及化以实现更广泛的访问
真正的创新在于使这种先进的仿真技术民主化。民主化意味着向可能没有接受过结构力学或模拟专业培训的用户提供这些强大的工具。它涉及捕获复杂的、专家驱动的工作流程，并将其打包到一个简单、直观和自动化的解决方案中。
设置虚拟 BCT 的专家工作流程涉及多个步骤：
创建盒子的参数化 CAD 模型。
定义纤维板和胶带的材料特性。
使用板和边界条件设置模拟方案。
运行分析并对结果进行后处理。
这个过程可能需要专家团队数小时甚至数天才能完成。通过民主化，整个工作流程被转变为一个“按钮”解决方案，可通过简单的基于 Web 的界面访问。用户可以输入关键参数，例如盒子尺寸和材料等级，其余部分由自动化流程处理。
我们已将此解决方案开发为两步流程：
材料校准：用户输入瓦楞纸牌号的标准测试数据，系统生成校准后的材料模型。
BCT 模拟：用户定义盒子几何形状，选择校准后的材料，并运行虚拟测试以获得 BCT 性能结果。
这种简化的方法使封装设计师和工程师能够进行复杂的仿真，而无需仿真方面的专业知识，从而加快设计-验证-迭代周期。
普及化工作流程的商业优势
采用民主化的 BCT 解决方案为任何涉及包装的企业提供了显着的优势。通过将验证从物理实验室转移到虚拟桌面，公司可以将速度、效率和创新提升到新的水平。
主要优势包括：
加速开发：日常工作自动化，大大减少了测试新设计所需的时间，并释放了专家资源来执行更具战略性的任务。
降低成本和错误：最大限度地减少对物理原型的依赖可以降低材料和测试成本。自动化还减少了设置过程中出现人为错误的可能性。
增强创新：通过在设计阶段的早期就进行仿真，团队可以探索更多概念并更快地找到优化的可持续包装解决方案。
数据驱动的决策：自动化工作流程可以系统地收集性能数据。这些数据是监控、完善解决方案以及构建数据驱动或人工智能驱动的模型的重要资产，可以进一步加速设计过程。
通过将复杂的技术流程转变为可访问的工具，民主化模拟使企业能够更有效地进行创新。它代表着为未来创造更可持续、更具成本效益和高性能的包装方面向前迈出了关键一步。
