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SPHによるパウチの生産工程時の強度解析
2021年6月
食品、医療など、現在の生活ではパウチを利用した製品が多く出回っています。製品をパウチに詰める際、パウチに折り目が生じそこから穴が開くなどの不良品が生じる場合があります。ただし、薄く柔らかい材質の構造と流体の連成解析は比較的難易度が高く、また液相と気相が存在するため、流体解析の計算コストとしても大きくなります。
Ansys LS-DYNAでは、陽解法で得意とする強い非線形で薄膜の解析を安定的に実現し、さらにSPH法によって、流体の運動を液相のみを考慮して計算を効率的に進めることができます。
Ansys LS-DYNAでは、陽解法で得意とする強い非線形で薄膜の解析を安定的に実現し、さらにSPH法によって、流体の運動を液相のみを考慮して計算を効率的に進めることができます。
目次
- はじめに
- 解析の目的・背景
- 解析手法
- 解析モデルと解析条件
- 解析モデルとメッシュ
- 解析条件
- 解析結果
- 使用ソフトウェア
インジェクション機能
Ansys LS-DYNA のSPH法では粒子を配置せずに、ある面から粒子を流出させることができるインジェクション機能が搭載されています。本事例ではパウチにインジェクション機能でSPH流体を流し込んでパウチを膨らませたときのパウチ底部の折り目や全体の変形や応力を計算しています。本事例では、流体を水で模擬し、パウチ本体はシェルを用い、樹脂材料でモデル化しています。初期では、パウチの口が閉じているため、図に示す白枠の部分を開く方向に変位させ、口が開いたところで、SPH流体を流入させました。流速や流量はインジェクション機能で設定できます。
パウチの変形や相当応力の計算
パウチに流体がたまる工程を示す解析結果では、パウチの正面側を透明化させて表示し、内部の流体の様子が確認できるようにしています。また、最終時点でのパウチの相当応力分布のコンターでは、底面を確認すると、底の折り目が上手く広がらず、折り目により高い相当応力が計算されたことが確認できます。
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