新工科背景下包装工程专业仿真分析技术教学改(2)
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【关键词】
【摘要】三 仿真分析技术的需求分析 (一) 包装行业需求 无论新工科还是传统学科,其最终目的都是服务于产业发展。为了充分了解包装行业对包装学科的新需
三 仿真分析技术的需求分析
(一) 包装行业需求
无论新工科还是传统学科,其最终目的都是服务于产业发展。为了充分了解包装行业对包装学科的新需求,本文作者赴湖南工业大学东莞包装实习基地龙头企业,如美盈森集团股份有限公司、深圳东莞汇林包装有限公司、广州番禺美特包装有限公司、深圳冠为印务有限公司等进行了调研,同时对湖南省本地有代表性的包装企业如长沙华望科技股份有限公司、湖南荣昌包装有限公司进行了调研。调研结果表明,这些企业对纸质、塑料及金属包装容器的结构优化、包装件的跌落仿真试验、蜂窝材料的减量化设计、缓冲衬垫的优化设计方面存在困难,目前包装行业掌握包装设计基础知识与有限元分析技术的人才短缺。这些包装龙头企业急需掌握有限元分析技术的包装专业技术人才进行支撑。
(二) 包装材料性能分析需求
包装材料涉及纸质材料、塑料、玻璃、陶瓷、金属、复合材料、木材、黏合剂、油墨等材料,这些材料的性能各异,有些近似线性,有些属于非线性材料。为了提高材料使用效率,这些材料常常加工成薄膜、板材、梁、柱或复杂的空间结构(如蜂窝纸板、瓦楞纸板等)等型材,这些材料的承载机理及失效形式差别很大。另外,包装材料性能的检测受到试样制备、测试仪器精度、试验环境条件等多种因素的影响,往往会导致错误的实验结果,影响对材料性能的正确评价及合理应用。因此,无论是理论分析方法,还是实验测试技术,对包装材料性能的正确表征都有很大的局限性,采取仿真分析技术,能够丰富对包装材料性能分析的手段,有助于揭示包装材料承载机理。
(三) 包装结构创新设计需求
为了满足对产品的保护要求,包装材料往往加工成罐、瓶、桶、袋、框、箱、衬垫等形状更为复杂的包装容器,以承受流通环境中的振动、冲击、堆码压力、温湿度及霉菌、生化气体等作用。产品的最终作用是用于消费,消费者最先接触到的并不是产品本身,而是包装容器,包装容器结构除了对产品的保护作用,还要考虑到使用者的消费体验因素,因此包装容器常常需要设计一些工艺结构用于美化产品,这使得包装容器的结构及承受的外部作用更加复杂。对于包装工程专业的在校学生,工程实践的经验比较欠缺,同时高校的实验条件总是有限的,多物理场的载荷作用以及复杂的包装结构,使得包装工程专业学生对所设计的包装容器制品的性能缺乏评价及优化手段,影响了学生设计能力的发挥。仿真分析技术具备丰富的多物理场模拟分析功能及复杂结构优化设计功能,能够对复杂结构的包装容器性能进行多物理场的耦合及解耦分析,丰富包装工程专业学生的创新设计能力。
四 仿真分析技术的建设措施与成效
(一) 修订教学方案
将包装行业和包装设计技术的最新发展,以及包装行业对人才培养的最新要求引入教学过程中,更新教学内容和课程体系。物流运输包装课程群涵盖包装容器设计、包装动力学、包装材料学、运输包装设计、包装测试技术、包装系统设计等包装工程专业的主干课程。该课程群的教学效果,对包装工程专业学生的培养质量具有重大影响。湖南工业大学基于包装工程专业教学目标,组织课程群专业教师,根据物流运输包装课程群的理论教学内容及实践教学资源配置,对物流运输包装课程群中各门课程对仿真分析技术的需求进行整理,修订了物流包装课程群核心课程教学大纲,增加了《包装容器结构设计与制造B试验》课程,作为《包装容器结构设计与制造》、《物流运输包装技术》、《包装系统设计》、《包装测试技术》、《包装材料学》等课程的实践教学环节,增加包装材料性能模拟计算、缓冲包装系统跌落仿真分析、塑料包装容器及金属包装容器结构优化设计等仿真教学模块的内容。
(二) 建立仿真实验室
仿真教学需要借助仿真软件、计算机及教学场地进行。湖南工业大学组织专业教师对目前国际上主流的仿真分析软件进行了论证,最后购买了安世亚太公司的仿真分析软件ANSYS及专业包装容器结构设计软件ArtiosCAD,并配置了专用服务器,建立了包装工程仿真分析实验室,供本科仿真教学及研究生学习使用。包装工程仿真分析实验室能够进行包装材料性能仿真、包装容器结构优化设计、多物理场分析、包装件跌落分析、振动及冲击响应分析、物流过程仿真等功能。包装工程仿真分析实验室的建立,增强了高校对包装企业的技术服务能力,丰富了包装工程专业的教学手段,充实了专业教学资源,提高了包装工程专业学生的工程实践能力。
文章来源:《包装工程》 网址: http://www.bzgczzs.cn/qikandaodu/2021/0118/424.html