胶囊解封模拟：Abaqus在医疗领域的应用

01. Abaqus胶囊解封

医疗行业里有一些厂家会用Abaqus模拟药丸封装、解封，来预测铝膜的开裂性能。

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Abaqus药丸解封性能预测

铝塑药板是比较常见的封装方式，廉价而大量生产，药板的铝膜必须易于打开、一次性使用、防篡改，且运输时不被破坏。可以通过仿真来解决封装、解封过程中存在的问题，优化产品，从而大量节省成本、提高生产效率。

模型主要包括铝膜、胶囊和塑料板，铝膜虽然很薄，但是金属材质决定其厚度截面上具有一定的抗弯性能，因此不宜采用膜单元，模型中所有部件都采用壳单元来划分网格。

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几何模型主要部分：铝膜+胶囊+塑料板

材料都采用弹塑性本构，并考虑铝膜的失效，通用接触，并用0.1MPa的压强作用于塑料板的药室外壁（Amp=Smooth Step，1s），同时考虑手持药板的挤压变形，分析总时长2s。

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铝膜顶破过程

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铝膜即将顶破时的接触压力

胶囊解封

02. Abaqus与医疗

记得16年那会儿偶然看到The Living Heart Project的时候，很震撼，因为当时我对Abaqus的认识还局限在工程结构领域，不知它竟然还能模拟心脏跳动、瓣膜的开合、支架手术......仿真的结果能指导医疗器械产品创新、临床技术等。这个Project一下子吸引了我的注意，随后详细地了解了SIMULIA的这个计划，才知道这是一个如此激动人心又极具挑战的全球性计划，同时人类医疗将从这样的仿真中受益无穷。

医疗研究这种长周期、高投入、高风险的行业，更加需要数字化的介入来改善整个研发链，仅仅有SIMULIA方面的投入是不够的，还涉及更庞大、更复杂的临床试验数据等，因此长期而言，达索400亿收购Medidata是个很好的决策。

从历史上看，医疗设备与生物机体的仿真模拟并没有航空航天或汽车领域那么重要，其中一个重要的原因是难度太大，比如人体组织的模拟就十分复杂，选定合适的材料本构是一大挑战，不像金属结构那样容易使用简化模型来处理。

尽管如此，医疗是仿真迟早要进入的领域，显然，SIMULIA在医疗行业大显身手很早就已经开始了，并且逐年扩大其在美国FDA、欧洲CE标准认证范围，这意味着医疗行业对仿真置信度的官方认可。

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