CN115358089B - 基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备 - Google Patents
基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115358089B CN115358089B CN202211083603.3A CN202211083603A CN115358089B CN 115358089 B CN115358089 B CN 115358089B CN 202211083603 A CN202211083603 A CN 202211083603A CN 115358089 B CN115358089 B CN 115358089B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bead
- explosion
- stress
- beads
- explosive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011324 bead Substances 0.000 title claims abstract description 369
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title claims abstract description 145
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 139
- 230000009172 bursting Effects 0.000 claims description 60
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 23
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 20
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 19
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 19
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 3
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 121
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 4
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 2
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- NOOLISFMXDJSKH-UTLUCORTSA-N (+)-Neomenthol Chemical compound CC(C)[C@@H]1CC[C@@H](C)C[C@@H]1O NOOLISFMXDJSKH-UTLUCORTSA-N 0.000 description 1
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- NOOLISFMXDJSKH-UHFFFAOYSA-N DL-menthol Natural products CC(C)C1CCC(C)CC1O NOOLISFMXDJSKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229920001938 Vegetable gum Polymers 0.000 description 1
- 229920006221 acetate fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229940041616 menthol Drugs 0.000 description 1
- 239000002304 perfume Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 235000013599 spices Nutrition 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Abstract
本申请公开了一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备，该方法包括：获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数；获取滤棒的弹性模量平均值；对爆珠滤棒组合进行仿真，获取爆珠滤棒组合的压破强度；根据爆珠的压破强度和爆珠滤棒组合的压破强度，确定爆珠的受力极限值。利用仿真技术模拟爆珠在发生形变时的受力情况，确定爆珠能承受的最大受力值；通过对比爆珠单独运行时能承受的最大压破强度与爆珠滤棒组合的最大压破强度，最终确定爆珠在整个生产过程中的受力极限值。根据仿真技术获取爆珠的受力极限值，能够保证结果的精度，排除了环境的干扰，提高了最终获取到的爆珠的受力极限值的精度。
Description
技术领域
本发明涉及烟草制造技术领域，尤其涉及一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备。
背景技术
在卷烟实际生产过程中，烟支高速封送时速度高达300m/min，因为在封送时运输路线曲折且空隙较小，封送过程非常复杂，很容易受到冲击载荷导致爆珠破损的情况，又由于爆珠本身物理特性较脆且易破，十万支烟支大概有十支会发生爆珠的破裂。另外，由于爆珠是被包裹在滤嘴里面，因此仅凭外观难以判断爆珠是否破损。
目前，已经存在利用图像检测技术来获取爆珠内部破损的情况，但是难以大范围使用。然而，换一个角度去思考，从导致爆珠在生产过程中破损的原因入手，一般情况下，爆珠破损是由于外力挤压造成的，因此，获取致使爆珠破损的最大的外力大小，然后通过改造生产设备，在生产过程中尽量避免爆珠受到这样大的外力，便能较好地避免爆珠在生产过程中的破损。
因此，如何准确地获取爆珠的受力极限值成为本领域内急需解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中难以准确地获取爆珠的受力极限值的问题，为爆珠的生产、使用提供有效的参考数据。
为了解决上述问题，本发明提供一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法，包括：
获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数；
获取滤棒的弹性模量平均值；
根据爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，获取爆珠滤棒组合的压破强度；
根据爆珠的压破强度和爆珠滤棒组合的压破强度，确定爆珠的受力极限值。
进一步地，获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数，包括：
获取爆珠的超弹性模型；
基于超弹性模型，对爆珠进行仿真，模拟爆珠的第一挤压过程，得到爆珠的第一应力云图；
根据第一应力云图，确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数。
进一步地，对爆珠进行仿真，模拟爆珠的第一挤压过程，得到爆珠的第一应力云图，包括：
获取爆珠，并在爆珠的上下两侧分别设置压板，其中，压板与爆珠形成面-面接触；
基于压板，对爆珠进行爆珠压缩仿真模拟，得到应力与爆珠的应变之间的关系；
根据应力与爆珠的应变之间的关系，得到爆珠的第一应力云图。
进一步地，根据第一应力云图和超弹性模型，确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数，包括：
根据第一应力云图，确定第一应力最大值；
根据第一应力最大值，确定爆珠的压破强度；
根据爆珠的压破强度和爆珠的超弹性模型，确定爆珠的稳态参数。
进一步地，确定爆珠的稳态参数，后还包括：
获取标准爆珠样本的初始应力、初始应变以及其对应的标准压破强度；
根据初始应力和初始应变，确定初始弹性模量；
根据初始弹性模量，确定标准爆珠样本的初始稳态参数；
基于初始稳态参数，对标准爆珠样本进行爆珠压缩仿真模拟，确定标准爆珠样本的支反力；
对比判断支反力是否等于标准压破强度，若是，确定初始稳态参数即为最终的稳态参数；若否，重新获取新的弹性模量，重复上述步骤，得到新的稳态参数和新的支反力，直至获取到与标准压破强度等量的支反力，从而确定其对应的稳态参数为最终的稳态参数。
进一步地，获取滤棒的弹性模量平均值，包括：
获取滤棒降解前的应力-应变曲线和滤棒降解后的应力-应变曲线，确定降解前的平均压缩模量和降解后的平均压缩模量；
根据降解前的平均压缩模量和降解后的平均压缩模量，确定滤棒的弹性模量；
根据滤棒的弹性模量，基于弹性模量公式，确定滤棒的弹性模量平均值。
进一步地，根据爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，获取爆珠滤棒组合的压破强度，包括：
根据爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，确定爆珠滤棒组合；
根据爆珠滤棒组合，通过切分，分别得到径向模型和轴向模型；
根据径向模型和轴向模型，分别进行爆珠滤棒组合仿真，确定径向模型的径向爆珠应力云图和轴向模型的轴向爆珠应力云图；
根据径向爆珠应力云图和轴向爆珠应力云图，分别确定爆珠滤棒组合的径向应力最大值和爆珠滤棒组合的轴向应力最大值；
根据爆珠滤棒组合的径向应力最大值和爆珠滤棒组合的轴向应力最大值，确定爆珠滤棒组合的受力极限。
为了解决上述问题，本发明还提供一种基于仿真的爆珠受力极限值获取装置，包括：
爆珠参数获取模块，用于获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数；
滤棒参数获取模块，用于获取滤棒的弹性模量平均值；
爆珠滤棒组合参数获取模块，用于根据爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，获取爆珠滤棒组合的压破强度；
受力极限值确定模块，用于根据爆珠的压破强度和爆珠滤棒组合的压破强度，确定爆珠的受力极限值。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上文所述的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，可读存储介质存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行如上文所述的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法。
本发明的有益效果为：本申请提供一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置、电子设备及存储介质，利用仿真技术模拟爆珠在发生形变时的受力情况，从而确定爆珠能承受的最大受力值；进一步地，通过对比爆珠单独运行时能承受的最大压破强度与爆珠滤棒组合时能承受的最大压破强度，最终确定爆珠在整个生产过程中的受力极限值。根据仿真技术获取爆珠的受力极限值，能够保证结果的精度，另外，本申请还排除了环境的干扰，提高了最终获取到的爆珠的受力极限值的精度。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法一实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数一实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的获取爆珠的第一应力云图一实施例的流程示意图；
图4为本发明提供的压板与爆珠之间位置关系一实施例的结构示意图；
图5为本发明提供的爆珠发生形变一实施例的结构示意图；
图6为本发明提供的爆珠的第一应力云图一实施例的结构示意图；
图7为本发明提供的确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数一实施例的流程示意图；
图8为本发明提供的验证稳态参数一实施例的流程示意图；
图9为本发明提供的获取滤棒的弹性模量平均值一实施例的流程示意图；
图10为本发明提供的获取爆珠滤棒组合的压破强度一实施例的流程示意图；
图11为本发明提供的基于仿真的爆珠受力极限值获取装置一实施例的结构框图；
图12为本发明提供的基于仿真的爆珠受力极限值获取的电子设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创在性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，设计方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。
在陈述实施例之前，先对爆珠香烟、爆珠及烟嘴滤棒进行阐述：
爆珠香烟主要是使用滤棒嵌珠技术将含香精香料的液体小胶珠嵌入至滤嘴棒中，以此来改善香烟的吸味。香烟的爆珠包裹了不同类型香料的液体，使用时吸烟者按捏该胶囊致其破裂，使其内置的液态香精香料融入滤棒纤维，以达到增加烟气湿度、提高滤棒截留香气效果的作用，同时，胶囊内香气成分挥发，可以实现卷烟增香、丰富口感层次的效果。
爆珠主要由芯材和壁材构成，芯材是指卷烟爆珠破裂后释放出的液状物质，爆珠芯材有很多种其中以薄荷醇最为常用；壁材是指用于包裹内容物的壳体，常用的壁材有植物胶类、淀粉及其衍生物、蛋白质类、多种纤维素衍生物、蜡等。
烟嘴滤棒由醋酸纤维制成，为多孔材料，具有透水量大、不吸附味道等特点，滤棒属于各向异性材料。通过扫描电镜观察发现，滤棒纤维束表面光滑平坦、形状规则，纵面显示纤维轴向分布。
目前，还没有较为可靠的能够及时获取破损爆珠的方法，因此，从导致爆珠破损的原因入手，为了避免爆珠在生产过程中产生破损，通过计算出爆珠的受力极限值，然后改变生产条件，避免爆珠在生产过程中受到大力压迫，从而避免爆珠破损。然而，现有技术中存在难以准确地获取爆珠的受力极限值的问题。
为了解决上述问题，本申请提供了一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置、电子设备及存储介质，以下分别进行详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法一实施例的流程示意图，包括：
步骤S101：获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数。
步骤S102：获取滤棒的弹性模量平均值。
步骤S103：根据爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，获取爆珠滤棒组合的压破强度。
步骤S104：根据爆珠的压破强度和爆珠滤棒组合的压破强度，确定爆珠的受力极限值。。
本发明实施例中，通过分别获取爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，确定爆珠滤棒组合中使得爆珠破损的压破强度；然后，通过对比爆珠的压破强度和爆珠滤棒组合的压破强度，判断爆珠在何种情况下更容易破损，最后确定爆珠的受力极限值。
本实施例中，在获取到爆珠的压破强度的基础上，还根据爆珠在生产过程中的状态，获取爆珠滤棒组合中使得爆珠破损的压破强度，从而对比二者的压破强度大小，确定最终能够使得爆珠压破的最大受力，即，爆珠的受力极限值，排除了爆珠存在状态对受力极限值的影响，提高了最终得到的爆珠的受力极限值的可靠度。
作为优选的实施例，在步骤S101中，为了获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数，如图2所示，图2为本发明提供的获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数一实施例的流程示意图，获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数包括：
步骤S111：获取爆珠的超弹性模型。
步骤S112：基于超弹性模型，对爆珠进行仿真，模拟爆珠的第一挤压过程，得到爆珠的第一应力云图。
步骤S113：根据第一应力云图，确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数。
本实施例中，在获取到爆珠的超弹性模型的基础上，对爆珠进行模拟仿真，得到爆珠的第一应力云图，进而确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数。也就是说，本实施例中，通过对爆珠进行仿真，模拟爆珠的挤压过程，实现在爆珠的超弹性模型的基础上，验证确定爆珠的压破强度，以及在确定的爆珠的压破强度的基础上，确定爆珠的稳态参数。
作为优选的实施例，在步骤S111中，爆珠本质上是一颗液体的小胶珠，胶珠内部包裹了不同类型香料的液体。其应力和应变之间的关系不是线性的，即使在小载荷下也是如此，因此，经常选择超弹性模型来进行建模，模型中的应变能量密度函数用于表征材料的状态和相关的应力。
优选地，选择Neo-Hookean模型进行建模，Neo-Hookean模型是具有代表性、适用于多种聚合物及高分子材料的超弹模型 (Hyperelastic)，其应变能密度函数表达式如下：
其中，为偏张量第一不变量，/>为弹性体积比，/>和/>为稳态参数，定义如下：
。
其中，μ为泊松比；E为弹性模量。
特别地，应变能密度是指单位体积的应变能，应变能密度只与应力状态有关。
本实施例中，通过明确应变能密度函数表达式，能够清楚地反映爆珠的应力与应变之间的关系。
作为优选的实施例，在步骤S112中，为了得到爆珠的第一应力云图，如图3所示，图3为本发明提供的获取爆珠的第一应力云图一实施例的流程示意图，获取爆珠的第一应力云图包括：
步骤S1121：获取爆珠，并在爆珠的上下两侧分别设置压板，其中，压板与爆珠形成面-面接触。
步骤S1122：基于压板，对爆珠进行爆珠压缩仿真模拟，得到应力与爆珠的应变之间的关系。
步骤S1123：根据应力与爆珠的应变之间的关系，得到爆珠的第一应力云图。
本实施例中，在明确爆珠的应力与应变之间的关系后，通过仿真，对爆珠进行动态模拟，实时获取外部的应力以及爆珠尺寸，从而确定外部的应力与爆珠的应变之间的关系，最终形成爆珠的第一应力云图。通过对爆珠进行动态模拟仿真，能够得到每个应力对应的爆珠的应变状态，从而得到较为可靠的爆珠的第一应力云图。
作为优选的实施例，在步骤S1121中，为了保证应力的准确性，需要对压板进行刚体化处理，然后使得各个压板与爆珠形成面-面接触，如图4所示，图4为本发明提供的压板与爆珠之间位置关系一实施例的结构示意图，包括压板401，爆珠402。通过在爆珠的上下两侧分别设置压板，能够实时获取爆珠受到的外部的应力的大小，进一步地，通过仿真技术，还能够对应地获取爆珠的应变情况，如图5所示，图5为本发明提供的爆珠发生形变一实施例的结构示意图。
作为优选的实施例，在步骤S1122中，在爆珠的挤压过程中，爆珠的应变和应力均发生了变化，在实时获取到外部应力与爆珠的应变的基础上，基于超弹性模型，结合应变与应力的计算公式，能够较为清晰地获取爆珠的应力与应变之间的关系。
应变的计算公式为：；
应力的计算公式为：；
；
；
其中，ε为爆珠的应变，L为爆珠半径的变化值，R为爆珠的半径，σ为爆珠的应力，F为压板给的外力，S为爆珠与压板的接触面积，R'为接触面的半径。
作为优选的实施例，在步骤S1123中，在明确应力与爆珠的应变之间的关系后，为了动态获取应力与爆珠的应变之间的关系，还需要基于上述公式，结合对爆珠进行仿真过程中的外力和形变的变化，得到爆珠的第一应力云图，如图6所示，图6为本发明提供的爆珠的第一应力云图一实施例的结构示意图。
作为优选的实施例，在步骤S113中，为了确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数，如图7所示，图7为本发明提供的确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数一实施例的流程示意图，确定爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数包括：
步骤S1131：根据第一应力云图，确定第一应力最大值。
步骤S1132：根据第一应力最大值，确定爆珠的压破强度。
步骤S1133：根据爆珠的压破强度和爆珠的超弹性模型，确定爆珠的稳态参数。
本实施例中，通过第一应力云图获取第一应力最大值，从而确定爆珠的压破强度；然后，结合爆珠的超弹性模型，确定爆珠的稳态参数。
在步骤S1131中，根据爆珠的第一应力云图能够直接读取爆珠的最大应力值。
在步骤S1132中，根据应力与压破强度的对应关系，确定爆珠的压破强度。
在一具体实施例中，应力与压破强度是作用力与反作用力的关系。
在步骤S1133中，将爆珠材料看作是体积不可压缩的材料，泊松比取值0.499，代入上述公式，得到爆珠的初始稳态参数。
进一步地，在初始稳态参数的基础上，计算在爆珠的应变最大值时对应的压板提供的应力，对比压板提供的应力与爆珠的压破强度的大小，若压板提供的应力小于爆珠的压破强度，调整爆珠的弹性模量，直至压板提供的应力不小于爆珠的压破强度。
其中，弹性模量的计算公式为：
最后，根据最终压板提供的应力，确定定爆珠的压破强度及对应的爆珠的稳态参数。
在一具体实施例中，对于直径3.5mm的爆珠，在弹性模量E为20.786MPa时，压板下压力F几乎达到了爆珠对应的压破强度13.870N，相对误差仅为3.4%，此时稳态参数C10=5.2MPa；D1=0.38KPa。
优选地，爆珠作为一种复合材料，它本身具备了复杂的材料特性，因此，为了保证获取到的稳态参数的准确性，在步骤S1133中，确定爆珠的稳态参数，后还需要对其进行验证，如图8所示，图8为本发明提供的验证稳态参数一实施例的流程示意图，验证稳态参数包括：
步骤S11331：获取标准爆珠样本的初始应力、初始应变以及其对应的标准压破强度。
步骤S11332：根据初始应力和初始应变，确定初始弹性模量。
步骤S11333：根据初始弹性模量，确定标准爆珠样本的初始稳态参数。
步骤S11334：基于初始稳态参数，对标准爆珠样本进行爆珠压缩仿真模拟，确定标准爆珠样本的支反力。
步骤S11335：对比判断支反力是否等于标准压破强度，若是，确定初始稳态参数即为最终的稳态参数；若否，重新获取新的弹性模量，重复上述步骤，得到新的稳态参数和新的支反力，直至获取到与标准压破强度等量的支反力，从而确定其对应的稳态参数为最终的稳态参数。
本实施例中，通过对标准爆珠样本进行测试和仿真，得到对应的支反力，然后对比支反力与标准压破强度，适当调整标准爆珠样本的弹性模量，从而最终确定稳态参数。
优选地，在步骤S11331中，可以通过查阅文献记录或是根据实际经验获取标准爆珠样本的标准压破强度。
在一具体实施例中，根据文献记载，3.5mm的爆珠在下压0.57mm，即发生应变时爆珠半径的变化值为0.57mm时，压破强度为13.87N，即其对应的标准压破强度为13.87N。
优选地，在步骤S11335中，为了快速获取到最终的稳态参数，可以利用二分法或者黄金分割法，根据初始弹性模量调整新的弹性模量。
在一具体实施例中，根据初始弹性模量获取新的弹性模量的公式为：
。
其中，E为新的弹性模量，为初始弹性模量。
作为优选的实施例，在步骤S102中，为了获取滤棒的弹性模量平均值，如图9所示，图9为本发明提供的获取滤棒的弹性模量平均值一实施例的流程示意图，获取滤棒的弹性模量平均值包括：
步骤S121：获取滤棒降解前的应力-应变曲线和滤棒降解后的应力-应变曲线，确定降解前的平均压缩模量和降解后的平均压缩模量。
步骤S122：根据降解前的平均压缩模量和降解后的平均压缩模量，确定滤棒的弹性模量。
步骤S123：根据滤棒的弹性模量，基于弹性模量公式，确定滤棒的弹性模量平均值。
本实施例中，根据滤棒的应力-应变曲线读取对应的平均压缩模量，然后根据降解前的滤棒和降解后的滤棒对应的数据确定滤棒的弹性模量，最后基于弹性模量公式，确定滤棒的弹性模量平均值。
其中，弹性模量公式为：。
作为优选的实施例，在步骤S103中，在得到爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值后，为了确定爆珠在与滤棒组合后所能承受的压破强度，如图10所示，图10为本发明提供的获取爆珠滤棒组合的压破强度一实施例的流程示意图，获取爆珠滤棒组合的压破强度包括：
步骤S131：根据爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，确定爆珠滤棒组合。
步骤S132：根据爆珠滤棒组合，通过切分，分别得到径向模型和轴向模型。
步骤S133：根据径向模型和轴向模型，分别进行爆珠滤棒组合仿真，确定径向模型的径向爆珠应力云图和轴向模型的轴向爆珠应力云图。
步骤S134：根据径向爆珠应力云图和轴向爆珠应力云图，分别确定爆珠滤棒组合的径向应力最大值和爆珠滤棒组合的轴向应力最大值。
步骤S135：根据爆珠滤棒组合的径向应力最大值和爆珠滤棒组合的轴向应力最大值，确定爆珠滤棒组合的受力极限。
本实施例中，将爆珠滤棒组合分为径向模型和轴向模型，并分别对径向模型和轴向模型进行仿真，从而得到径向模型的径向爆珠应力云图和轴向模型的轴向爆珠应力云图，然后读取爆珠滤棒组合的径向应力最大值和轴向应力最大值，最终确定爆珠滤棒组合的受力极限。
在一具体实施例中，在进行仿真时，输入超弹性模型的稳态参数：C10=5.2MPa；D1=0.38KPa；在径向模型中，选择各向同性的弹性模型，弹性模量E选择0.417Mpa，泊松比选择0.3827；在轴向模型中，选择各向同性的弹性模型，弹性模量E选择2Mpa，泊松比选择0.3827。
在一具体实施例中，为了得到径向模型，对爆珠滤棒组合进行切分，取1/8模型进行模拟计算，设置靠近爆珠的部分网格更密，爆珠网格类型C3D8RH，滤棒和压板网格类型均为C3D8R，组合模型网格总数640428。
为了对径向模型进行模拟仿真，对径向模型的xyz三个面分别施加对称约束：X（U1=UR2=UR3=0）；Y（U2=UR1=UR3=0）；Z（U3=UR1=UR2=0）。然后，对径向模型上的刚体施加沿X轴负方向上的径向位移载荷，数值为0.85mm。最终得到径向模型在挤压过程中的第二应力云图，确定爆珠滤棒组合的径向最大应力值。
在一具体实施例中，为了得到轴向模型，对爆珠滤棒组合进行切分，靠近爆珠的部分网格更密，爆珠网格类型C3D8RH，滤棒和压板网格类型均为C3D8R，组合模型网格总数599603。
为了对轴向模型进行模拟仿真，对轴向模型的xyz三个面分别施加对称约束：X（U1=UR2=UR3=0）；Y（U2=UR1=UR3=0）；Z（U3=UR1=UR2=0）。然后，对轴向模型上的刚体施加沿Y轴负方向上的径向位移载荷，数值为2mm。最终得到轴向模型在挤压过程中的第三应力云图，确定爆珠滤棒组合的轴向最大应力值。
作为优选的实施例，在步骤S104中，根据爆珠的压破强度和爆珠滤棒组合的压破强度，比较判断得到较大值，确定较大值为爆珠的受力极限值。
在一具体实施例中，比较爆珠的最大应力值、爆珠滤棒组合的径向最大应力值以及爆珠滤棒组合的轴向最大应力值，判断得到较大值，确定较大值为爆珠的受力极限值。
通过上述方式，利用仿真技术模拟爆珠在发生形变时的受力情况，从而确定爆珠能承受的最大受力值；进一步地，由于爆珠在生产过程中有两种存在状态，还通过对比爆珠单独运行时能承受的最大压破强度与爆珠滤棒组合时能承受的最大压破强度，最终确定了爆珠在整个生产过程中的受力极限值。根据仿真技术获取爆珠的受力极限值，能够保证结果的精度，另外，本申请还排除了环境的干扰，提高了最终获取到的爆珠的受力极限值的精度。
可以理解的是，爆珠在自身的生产过程满足该受力极限值时，无论在爆珠单行的生产过程中，还是在爆珠滤棒组合的生产过程中，均能够保证自身不产生破裂现象。
为了解决上述问题，本发明提供还一种基于仿真的爆珠受力极限值获取装置，如图11所示，图11为本发明提供的基于仿真的爆珠受力极限值获取装置一实施例的结构框图，基于仿真的爆珠受力极限值获取装置1100包括：
爆珠参数获取模块1101，用于获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数；
滤棒参数获取模块1102，用于获取滤棒的弹性模量平均值；
爆珠滤棒组合参数获取模块1103，用于根据爆珠的稳态参数和滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，获取爆珠滤棒组合的压破强度；
受力极限值确定模块1104，用于根据爆珠的压破强度和爆珠滤棒组合的压破强度，确定爆珠的受力极限值。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，如图12所示，图12为本发明提供的基于仿真的爆珠受力极限值获取的电子设备一实施例的结构示意图，电子设备1200包括处理器1201和存储器1202。
在一具体实施例中，电子设备1200可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。
处理器1201在一些实施例中可以是一中央处理器（Central Processing Unit,CPU），微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器1202中存储的程序代码或处理数据，例如执行基于仿真的爆珠受力极限值获取程序等。
存储器1202在一些实施例中可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器1202在另一些实施例中也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器1202还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1202用于存储安装于计算机设备的应用软件及各类数据，例如安装计算机设备的程序代码等。存储器1202还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器1202上存储有基于仿真的爆珠受力极限值获取程序1203，该基于仿真的爆珠受力极限值获取程序1203可被处理器1201所执行，从而实现本发明各实施例的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法。
本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有基于仿真的爆珠受力极限值获取程序指令，基于仿真的爆珠受力极限值获取程序指令被处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法，其特征在于，包括：
获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数，具体包括：
获取所述爆珠的超弹性模型；
基于所述超弹性模型获取爆珠，并在所述爆珠的上下两侧分别设置压板，其中，所述压板与所述爆珠形成面-面接触；
基于所述压板，对所述爆珠进行爆珠压缩仿真模拟，得到应力与爆珠的应变之间的关系；
根据所述应力与爆珠的应变之间的关系，得到所述爆珠的第一应力云图；
根据所述第一应力云图，确定第一应力最大值；
根据所述第一应力最大值，确定所述爆珠的压破强度；
根据所述爆珠的压破强度和所述爆珠的超弹性模型，确定所述爆珠的稳态参数；
获取滤棒的弹性模量平均值；
根据所述爆珠的稳态参数和所述滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，获取所述爆珠滤棒组合的压破强度，具体包括：
根据所述爆珠的稳态参数和所述滤棒的弹性模量平均值，确定爆珠滤棒组合；
根据所述爆珠滤棒组合，通过切分，分别得到径向模型和轴向模型；
根据所述径向模型和所述轴向模型，分别进行爆珠滤棒组合仿真，确定所述径向模型的径向爆珠应力云图和所述轴向模型的轴向爆珠应力云图；
根据所述径向爆珠应力云图和所述轴向爆珠应力云图，分别确定爆珠滤棒组合的径向应力最大值和爆珠滤棒组合的轴向应力最大值；
根据所述爆珠滤棒组合的径向应力最大值和所述爆珠滤棒组合的轴向应力最大值，确定所述爆珠滤棒组合的受力极限；
根据所述爆珠的压破强度和所述爆珠滤棒组合的压破强度，确定所述爆珠的受力极限值。
2.根据权利要求1所述的一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法，其特征在于，所述确定所述爆珠的稳态参数，具体包括：
获取标准爆珠样本的初始应力、初始应变以及其对应的标准压破强度；
根据所述初始应力和所述初始应变，确定初始弹性模量；
根据所述初始弹性模量，确定所述标准爆珠样本的初始稳态参数；
基于所述初始稳态参数，对所述标准爆珠样本进行爆珠压缩仿真模拟，确定所述标准爆珠样本的支反力；
对比判断所述支反力是否等于所述标准压破强度，若是，确定初始稳态参数即为最终的稳态参数；若否，重新获取新的弹性模量，重复上述步骤，得到新的稳态参数和新的支反力，直至获取到与标准压破强度等量的支反力，从而确定其对应的稳态参数为最终的稳态参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法，其特征在于，所述获取滤棒的弹性模量平均值，具体包括：
获取滤棒降解前的应力-应变曲线和滤棒降解后的应力-应变曲线，确定降解前的平均压缩模量和降解后的平均压缩模量；
根据所述降解前的平均压缩模量和所述降解后的平均压缩模量，确定所述滤棒的弹性模量；
根据所述滤棒的弹性模量，基于弹性模量公式，确定所述滤棒的弹性模量平均值。
4.一种基于仿真的爆珠受力极限值获取装置，其特征在于，适用于如权利要求1-3任一项所述的一种基于仿真的爆珠受力极限值获取方法，所述装置包括：
爆珠参数获取模块：用于获取爆珠的压破强度及爆珠的稳态参数；
滤棒参数获取模块：用于获取滤棒的弹性模量平均值；
爆珠滤棒组合参数获取模块：用于根据所述爆珠的稳态参数和所述滤棒的弹性模量平均值，对爆珠滤棒组合进行仿真，获取所述爆珠滤棒组合的压破强度；
受力极限值确定模块：用于根据所述爆珠的压破强度和所述爆珠滤棒组合的压破强度，确定所述爆珠的受力极限值。
5.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-3任一所述的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行根据权利要求1至3中任一所述的基于仿真的爆珠受力极限值获取方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211083603.3A CN115358089B (zh) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | 基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211083603.3A CN115358089B (zh) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | 基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115358089A CN115358089A (zh) | 2022-11-18 |
| CN115358089B true CN115358089B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=84006247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211083603.3A Active CN115358089B (zh) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | 基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115358089B (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205426674U (zh) * | 2016-03-23 | 2016-08-03 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 一种爆珠烟爆珠挤破压力的检测装置 |
| CN107348561A (zh) * | 2016-05-10 | 2017-11-17 | 韩力 | 一种吸烟制品用微爆微囊及包含该微爆微囊的吸烟制品 |
| CN108898589A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-27 | 南通大学 | 基于高速机器视觉的过滤棒爆珠智能检测方法 |
| CN109060540A (zh) * | 2018-10-11 | 2018-12-21 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种烟用爆珠表面压陷值的检测装置 |
| CN110595944A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-20 | 山东中烟工业有限责任公司 | 一种爆珠滤棒端部密度数据修正方法及系统 |
| CN111189715A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-05-22 | 河南中烟工业有限责任公司 | 无重力爆珠强度检测方法 |
| CN111289342A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-16 | 云南中烟工业有限责任公司 | 可以调控挤破压力的爆珠壁材及爆珠挤破压力的测量方法 |
| CN111651893A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-11 | 福建中烟工业有限责任公司 | 一种烟用爆珠干燥模型的建立方法 |
| CN112630269A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-09 | 国家烟草质量监督检验中心 | 爆珠滤棒或爆珠卷烟中爆珠缺陷及压缩强度综合检测装置 |
| CN113420376A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-21 | 吉林大学 | 一种基于多尺度的碳纤维复合材料抗冲击力学性能仿真方法 |
| CN113654880A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-16 | 中国计量大学 | 一种多功能爆珠特性检测装置和方法 |
| CN215339575U (zh) * | 2021-06-16 | 2021-12-28 | 贵州中烟工业有限责任公司 | 一种在线爆珠滤棒质量检测装置 |
-
2022
- 2022-09-06 CN CN202211083603.3A patent/CN115358089B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205426674U (zh) * | 2016-03-23 | 2016-08-03 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 一种爆珠烟爆珠挤破压力的检测装置 |
| CN107348561A (zh) * | 2016-05-10 | 2017-11-17 | 韩力 | 一种吸烟制品用微爆微囊及包含该微爆微囊的吸烟制品 |
| CN108898589A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-27 | 南通大学 | 基于高速机器视觉的过滤棒爆珠智能检测方法 |
| CN109060540A (zh) * | 2018-10-11 | 2018-12-21 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种烟用爆珠表面压陷值的检测装置 |
| CN110595944A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-20 | 山东中烟工业有限责任公司 | 一种爆珠滤棒端部密度数据修正方法及系统 |
| CN111189715A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-05-22 | 河南中烟工业有限责任公司 | 无重力爆珠强度检测方法 |
| CN111289342A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-16 | 云南中烟工业有限责任公司 | 可以调控挤破压力的爆珠壁材及爆珠挤破压力的测量方法 |
| CN111651893A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-11 | 福建中烟工业有限责任公司 | 一种烟用爆珠干燥模型的建立方法 |
| CN112630269A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-09 | 国家烟草质量监督检验中心 | 爆珠滤棒或爆珠卷烟中爆珠缺陷及压缩强度综合检测装置 |
| CN215339575U (zh) * | 2021-06-16 | 2021-12-28 | 贵州中烟工业有限责任公司 | 一种在线爆珠滤棒质量检测装置 |
| CN113420376A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-21 | 吉林大学 | 一种基于多尺度的碳纤维复合材料抗冲击力学性能仿真方法 |
| CN113654880A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-16 | 中国计量大学 | 一种多功能爆珠特性检测装置和方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Lili Fu.Non-destructive_detection_technology_for_air-tightness_of_cigarette_packets_and_the_application_in_the_research_of_moisture_migration_behavior.《2021 IEEE Far East NDT Technology & Application Forum(FENDT)》.2022,第229-235页. * |
| 李龙津;乔枞;顾文博;李天鸿;华青.卷烟用爆珠压破强度和变形量检测参数的优化.理化检验(物理分册).2020,(第09期),全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115358089A (zh) | 2022-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10204108B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing file system update package, method and apparatus for updating file system update package, and terminal | |
| CN115358089B (zh) | 基于仿真的爆珠受力极限值获取方法、装置及电子设备 | |
| CN114357812B (zh) | 产品可靠性试验方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| CN102662715B (zh) | 一种嵌入式操作系统启动方法 | |
| CN111881524B (zh) | 一种阀门流量特性模拟实验方法 | |
| CN112486514B (zh) | eMMC烧录文件的制作方法、装置和计算机设备 | |
| CN112260694A (zh) | 一种仿真文件的数据压缩方法 | |
| CN106092820B (zh) | 一种基于密度的泥页岩气体吸附气量校正方法及装置 | |
| CN109671184B (zh) | 一种车辆数据流录制方法、系统及相关设备 | |
| CN105353651B (zh) | 机车主控系统与电空制动系统微机合屏仿真调试方法 | |
| CN110595944B (zh) | 一种爆珠滤棒端部密度数据修正方法及系统 | |
| JP6492438B2 (ja) | 特定物質の解析用モデルの作成方法、特定物質の解析用モデルの作成用コンピュータプログラム、特定物質のシミュレーション方法及び特定物質のシミュレーション用コンピュータプログラム | |
| CN110058952A (zh) | 一种嵌入式设备文件的校验方法及系统 | |
| CN205157113U (zh) | 一种动态压力传感器标定设备 | |
| CN105426500B (zh) | 网页脚本动态生成的链接的提取方法及装置 | |
| JP5170555B2 (ja) | エラートレース簡略化システム、エラートレース簡略化方法、及びプログラム | |
| CN109189371B (zh) | 一种基于配置分离的软件包发布方法及装置 | |
| CN103389938A (zh) | 一种log日志的CPK分析方法及系统 | |
| CN115357494A (zh) | 功能覆盖率代码的自动生成方法及装置 | |
| CN114896161A (zh) | 基于人工智能的文件构造方法、装置、计算机设备及介质 | |
| JP6834182B2 (ja) | 複合材料の解析用モデルの作成方法、複合材料の解析用モデルの作成用コンピュータプログラム、複合材料の解析方法及び複合材料の解析用コンピュータプログラム | |
| CN112699026A (zh) | 业务测试与发布方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN105279429A (zh) | 一种got表写保护的保护方法 | |
| CN106383762A (zh) | 一种用于dram控制器的验证方法 | |
| CN112819030A (zh) | 图像识别模型训练方法、装置、存储介质及终端 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |