华南理工大学课题结题｜依托广州普同双向拉伸设备实现薄膜仿真与AI智能质量预测新突破

近期华南理工大学机械工程专业硕士完成《薄膜双向拉伸仪工艺数值模拟研究与薄膜质量智能预测》课题答辩，课题全程依托广州市普同实验分析仪器有限公司的FOCI系列同步双向拉伸试验机完成试样制备与全流程试验，通过材料本构拟合、ABAQUS有限元参数化仿真、AI质量预测模型搭建三大核心研究，打通从试验实测→仿真优化→质量预判的数字化研发链路，为BOPF薄膜量产工艺优化提供全新技术路径。

课题研究围绕行业痛点：高分子薄膜双向拉伸伴随大形变、强非线性、多参数耦合特性，传统生产无法精准预判温度、拉伸速率等参数对薄膜成型品质影响。研究整体分为六大板块：从行业研究背景切入，依托广州普同双向拉伸设备实测数据，依次完成采集系统落地、PET材料本构建模、多工况有限元仿真、薄膜质量智能预测开发。

在PET超弹性本构建模环节，课题利用广州普同双拉仪完成95℃~110℃多梯度温度拉伸试验，通过自研采集系统获取原始拉力数据，采用Python完成时序裁剪、零点校准预处理，剔除预热与后段波动无效数据，筛选有效拉伸段转化工程应力-应变曲线，对比Arruda、Marlow、Ogden等多类超弹性拟合模型，筛选**本构参数用于有限元仿真输入。

数值仿真阶段基于ABAQUS搭建90mm×90mm薄膜仿真几何模型，采用3D Shell单元划分8100余个网格单元，采用等效位移加载替代离散夹具复杂接触，模拟设备四边分段夹持拉伸工况；固定4倍拉伸倍率、40mm/s拉伸速率，完成95/100/105/110℃四档温度参数化仿真，输出不同温场下薄膜应力分布云图，直观量化温度对薄膜应力集中、厚薄均匀度的影响规律，仿真结果与广州普同设备实测成型规律高度匹配。

课题最终落地薄膜成型质量在线智能预测模型，依托海量设备实测+仿真数据集，实现输入工艺参数即可提前预判薄膜成型品质，颠覆传统反复试拉调试模式。作为国内小型精密双向拉伸仪器标杆厂商，广州市普同实验分析仪器持续输出可定制化试验装备，支持PET、PP、PEEK、改性复合材料等各类薄膜同步/异步双拉试验，赋能高校课题研发与新材料企业中试工艺开发。