Оптимізація чисельного аналізу для прогнозування деформацій обкладинок під час фальцювання
DOI:
https://doi.org/10.20535/2077-7264.2(84).2024.309161Ключові слова:
чисельний аналіз, прогнозування деформацій, інтегральні обкладинки, фальцювання, оптимізація процесуАнотація
Об’єктом дослідження є процеси чисельного аналізу та прогнозування ймовірності виникнення деформацій під час фальцювання інтегральних обкладинок. Аналітичні та експериментальні дослідження базуються на розробці вдосконалених методів чисельного аналізу для оцінки деформаційних характеристик матеріалів. Основне припущення полягає в тому, що оптимізація чисельного аналізу дозволить підвищити точність прогнозування ймовірності деформацій, що сприятиме покращенню якості та надійності інтегральних обкладинок.
Дослідження виявило значні відмінності в прогнозуванні деформацій залежно від застосовуваних чисельних методів та параметрів моделювання. Реалізація процесу оптимізації чисельного аналізу для прогнозування деформацій обкладинок під час фальцювання передбачає вибір початкового вектора дислокацій, після чого виконується серія ітерацій оновлення параметрів до досягнення заданого критерію зупинки, коли зміна функції цілі стає меншою за визначений поріг. Після завершення ітераційного процесу результати проходять валідацію для перевірки відповідності реальним умовам та експериментальним даним, забезпечуючи точність прогнозування та надійність оптимізаційного аналізу.
Метод скінченних елементів (FEM) використано для аналізу напружено-деформованого стану прямокутної пластини з картону хром-ерзац, що дозволяє детально оцінити локальні ефекти й концентрації напружень під час технологічного процесу фальцювання обкладинок. Запропонована методика чисельного аналізу дозволяє визначити оптимальні параметри процесу фальцювання, які знижують ймовірність виникнення деформацій та покращують якість готових обкладинок. Зокрема, рівномірний розподіл напружень у матеріалах сприяє зменшенню локальних деформацій, що підвищує довговічність та надійність інтегральних обкладинок.
Посилання
Paliukh, O., Kyrychok, P., Trishchuk, R., Korobka, M., & Dziadyk, Y. (2020). Defining technological features in the manufacture of semi-hard book covers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(1 (106), 80–90. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208798.
Trzepieciński, T., dell’Isola, F., & Lemu H. G. (2021). Multiphysics Modeling and Numerical Simulation in Computer-Aided Manufacturing Processes. Metals, 11(1), 175. https://doi.org/10.3390/met11010175.
Görtz, M., Kettil, G., Målqvist, A., Fredlund, M., Wester K., & Edelvik, F. (2022). Network model for predicting structural properties of paper. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 37(4): 712–724. https://doi.org/10.1515/npprj-2021-0079.
Garbowski, T., Grabski, J. K., & Marek A. (2021). Full-Field Measurements in the Edge Crush Test of a Corrugated Board–Analytical and Numerical Predictive Models. Materials, 14(11), 2840. https://doi.org/10.3390/ma14112840.
Bickel, B., Bächer, M., Otaduy, M. A., Lee, H. R., Pfister, H., Gross, M., & Matusik, W. (2023). Design and Fabrication of Materials with Desired Deformation Behavior. Seminal Graphics Papers: Pushing the Boundaries, Vol. 2, Article No.: 86, 829–838. https://doi.org/10.1145/3596711.3596798.
Xiao, C., Sun, F., Iqbal, M. I., Liu, L., & Gao, W. (2021). Mechanical characterization of surface wrinkling properties in fibrous sheet materials by facile folding process. Polymer Testing, Vol. 97, 107153. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2021.107153.
Kouko, J., Kankkunen, T., Palmu, M., Niiranen, J., & Peltonen, K. (2023). Practical folding meets measurable paper properties. Materialia, Vol. 31, 101871. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2023.101871.
Leminen, V. Niini, A., Tanninen, P., & Matthews, S. (2021). Сomparison of creasing and scoring in the manufacturing of folding cartons. Procedia Manufacturing, Vol. 55, 221–225. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.10.031.
Zhou, Y., Zhou W., & Xia, G. (2023). Preparation and Innovative Design Applications of Paper-Based Aluminized Film. Coatings, 13(10), 1751. https://doi.org/10.3390/coatings13101751.
Marin, G., Srinivasa, P., Nygårds, M., & Östlund, S. (2021). Experimental and finite element simulated box compression tests on paperboard packages at different moisture levels. Packaging Technology and Science, Vol. 34, Issue 4, 229–243. https://doi.org/10.1002/pts.2554.
Robertsson, K., Jacobsson, E., Wallin, M., Borgqvist, E., Ristinmaa, M., & Tryding, J. (2023). A continuum damage model for creasing and folding of paperboard. Packaging Technology and Science,Vol. 36, Issue12, 1037–1050. https://doi.org/10.1002/pts.2774.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Петро Олексійович Киричок, Дмитро Олександрович Палюх
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов’язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
