非常合并材料测试和仿真以获得可靠的结果

当今市场的成功归结为开发可靠的产品，这些产品在适当的时间内按预期工作和启动它们。与其他许多其他公司一样，Inergy Engineering发现，仿真是一种有效的工具，用于在原型或制造之前展示产品并确保设计符合规格。为此工作，模拟必须匹配真实世界的反应，并了解物质行为起到核心作用。然而，并非所有材料都表现得可预测。

聚合物提供保护，其他材料不能

聚合物材料通常用于必须安全地承受冲击载荷或通过用作能量吸收剂/载荷器材来保护其他装置的组分中。根据这篇论文“聚合物的高应变率表征“通过C.R.Siviour，聚合物用于一次性事件，其中塑性变形是可接受的，或者对于聚合物必须返回其原始尺寸和性能的重复载荷。

利用聚合物材料在重复载荷后恢复正常的能力的一个组分是蠕动泵。这种泵通常在高风险用例中发现，其中安全性和寿命优先考虑并涉及通过系统泵送无菌，清洁或侵蚀性流体。设计用于避免彼此暴露流体和泵部件的蠕动泵：流体通过一组滚子通过聚合物管，并且从未与管子接触。

一种蠕动泵，含有管中透明液体。已经去除外壳以显示泵部件。

例如，在医院环境中，在通过输液装置泵送时，IV流体保持无菌至关重要，并且在旁路手术期间通过心肺机循环的血液不会受到污染。蠕动泵也有助于保护消费者健康，因为它们通常用于饮料和肥皂分配器。在某些其他情况下，流体比其他方式更容易伤害泵。例如，除非安全地包含在聚合物管内，否则侵略性化学物质或采矿浆料将迅速腐蚀任何金属部件。

众所周知，聚合物材料适用于蠕动泵管，但这并不能保证任何给定的设计都会成功。一如既往地，测试和预测最终产品或系统如何随着时间的推移在开发和生产之前，这是一个好主意。使用情况的较高风险，更重要的测试是在设计阶段。

我们在世卫组织学习了一天，了解它们如何结合材料测试和仿真 - 并制作了一个视频，以便您也可以直接收到它们。

非线性是一种祝福和诅咒

在设计蠕动泵时，需要考虑以下几个方面：

• 辊子和管之间的相互作用
• 变形量和影响管材料的变形量

作为咨询公司的工程师非常工程知道，当管被压缩以推动流体通过系统时，有很多变形，因为泵出来一遍又一遍地，你最终可能会疲劳。为了帮助他们的客户在设计阶段避免这个问题，非常自然地转向模拟。

他们喜欢模拟的一个原因是它可以随着时间的推移提供了对产品的性能，因此他们可以检查设计是否在规格内。In the case of the peristaltic pump, Veryst set out to look at stresses in the tube to make sure it can survive a million cycles, as well as shear stresses in the flow — some fluids can take high shear stress (e.g., water), while others cannot (e.g., blood). They also aimed to come up with ways to reduce fluctuation in the flow.

蠕动泵的几何形状。

在任何仿真中，要获得几何，边界条件和网格很重要。熟练的模拟工程师可以做到所有这些。但是，获得准确和可靠的结果还需要了解所涉及的材料的行为。这是从他们的袖子中拉出另一个王牌的地方：他们有一个材料测试实验室现场。驾驶顺畅，对吗？不是那么快。

聚合物是有用的，因为它们的非线性材料特性使其在重复的载荷后恢复正常，但是由于此，它们也难以测试。根据这一点C.R. Siviour的纸张“以高速率执行聚合物行为的测量可能是具有挑战性的，并且使它们使它们有用的性质有助于这种挑战。”本文还指出，测试需要足够高的采集速度来表征试样对高速变形的结构响应;高速摄影和X射线衍射是相关方法，而热成像难以。人们可能会说非线性是祝福和诅咒。

现在是模拟工程师与测试工程师一起使用的时候了。

下降和拉动试验导致材料模型

在Westst，测试工程师执行拉动测试以获得深入了解聚合物管的材料行为，并最终为模拟工程师提供用于模拟的材料模型。Sean Teller是一家专门从事材料行为的高级工程师，通过测试来散步我们。

拉动试验

拉动试验是用于材料的慢速张力测试的循环试验（在这种情况下，蠕动泵管）。最终显示了材料如何在低菌株和高菌株和应力下表现。

为了制备拉伸试验的材料，非常将管子输出，将其切断下间，拳击出狗骨样品，并为数字图像相关（DIC）系统增加了黑白散斑图案that’s used for measuring the strain.

这是杰克解释了拉动试验：

跌落试验

跌落试验用于聚合物材料的高速张力和压缩测试。聚合物材料具有应变率依赖性材料响应，因此高速测试是完全表征这些材料的必要条件。它的理论上很简单，但在实践中复杂并且难以分析。

SETER的设置包括一个高速相机系统，提供了用于研究材料的高速响应的富速数据，以便校准并在其模型中模拟这些材料。这是杰克解释了下降测试：

准备好，设置，模拟

该测试给出了材料的应力 - 应变响应，以及数据，来自数据，创建了可用于模拟的材料模型。通过将模拟专业知识与准确的材料模型相结合，然后是能够模拟蠕动泵中不同材料之间的接触，流体和所有相互作用。

此时，值得记住，蠕动泵行为是复杂的。流体可以真的影响实体，反之亦然 - 它是一种强烈耦合的流体结构相互作用（FSI）问题。你不能忽视流体或固体;你必须考虑两者。另外，流体域被挤压到几乎灭绝的点，这意味着网格可以容易地变得过于扭曲。

在掌握材料模型后，模拟工程师转向COMSOLMultibySics®软件，以获得内部查看蠕动泵行为。188金宝搏优惠作为Nagi Elabbasi，主体工程师和仿真专家，说：“Comsol在提供整体求解器或完全耦合的求解器时是独一无二的，以解决强烈耦合的FSI问题。188金宝搏优惠用于控制网格运动的内置功能也可以方便地实现，防止网格中的太多失真。

用Comsol Multiphysics创建的网状蠕动泵模型的动画。188金宝搏优惠

COMSOL多发性创建的蠕动泵的FSI模拟。188金宝搏优惠

最后，Sery能够产生准确可靠的仿真结果，并优化每个客户规格的蠕动泵设计。