平台主要虚拟仿真软件包括：自主开发的瓦楞纸板及纸箱生产虚拟仿真系统、复合软包装生产虚拟仿真系统和塑料包装容器生产虚拟仿真系统，以及材料学仿真软件，为材料科学与工程、木材科学与工程、轻化工程、高分子材料与工程等专业开设了瓦楞纸板及纸箱生产虚拟仿真、复合软包装生产虚拟仿真、塑料包装容器生产虚拟仿真、塑料包装材料中物质迁移模拟等实验模块。
（1）瓦楞纸板及纸箱生产虚拟仿真实验
瓦楞纸板及纸箱的生产过程相对复杂，受诸多因素影响，每个环节都会影响瓦楞纸板及纸箱的性能。但瓦楞纸板机价格昂贵，占地面积大，因此此生产过程均在实验室进行。应用虚拟仿真技术，通过改变瓦楞原纸及箱板的性能指标、控制生产过程中各机构的受力情况，观察生产过程对瓦楞纸板的影响，深入了解各机构的工作原理，以及基本参数的输入，可以估算出此纸板生产出来的瓦楞纸箱的抗压强度，必要时可根据实际误差进行修正，此虚拟仿真实验可以将复杂的纸箱生产过程形象地呈现在实验室中，如图1所示。
图1 瓦楞纸板及纸箱生产虚拟仿真系统界面
本次实验主要实现以下功能：
① 生产线功能流程模拟模块
（a）瓦楞纸板生产线虚拟仿真系统利用虚拟现实技术，模拟生产线整体运行过程，包括瓦楞纸板生产、纸箱生产（模切机或印刷开槽机）、糊箱或钉箱等，一开始，用户可以输入原材料的各项性能指标参数（如纸张等级、定量、厚度、环压强度等），当参数出现不合理情况，如纸张破裂、楞高不足等时，系统即可显示出来，系统能逼真地模拟这种影响，指标参数的变化会清晰地反映在虚拟生产线上。用户还可以设定生产线的工作参数，如瓦楞辊的匹配压力、设备的运行速度等。
（b）生产过程中，可以查看、播放、暂停整个生产线的3D场景。
（c）生产过程中，对生产线上的工艺零件进行高精度建模，可对零件进行放大、高亮或独立显示，并可详细查看零件内部结构，可实现零件的鼠标拖动功能。
(d)可模拟原材料及成品的性能测试。
② 瓦楞纸箱堆码层数计算器
虚拟仿真系统提供层数计算器，用于计算瓦楞纸箱的抗压强度和堆码层数。通过提供纸箱的原材料和尺寸包装材料塑料吹膜机生产线，可以计算出纸箱的抗压强度。同时，通过提供内部产品的重量，可以计算出堆码层数。层数计算器作为独立的功能模块嵌入在系统图形程序UI界面中，保证计算的正确性和准确性，实现流畅的交互设计，并可显示/隐藏。添加扩展输入选项，增加计算器的适用性。
应用：本实验项目支撑《包装材料学》课程，服务于包装工程、印刷工程、轻化工程等专业的学生。具体设置以下四个实验项目：
①瓦楞纸板生产过程及影响因素虚拟仿真实验
②瓦楞纸板生产线组成及设备结构虚拟仿真实验
③瓦楞纸箱坯生产及印刷虚拟仿真实验
④瓦楞纸箱成型过程及强度估算模拟实验
典型实验项目具体实验流程：
【实验名称】瓦楞纸板及纸箱生产虚拟仿真实验
【目的】
通过本次虚拟仿真实验，学生不但可以了解瓦楞纸板及纸箱的生产流程，熟悉各生产设备的内部构造和工作流程，还可以改变瓦楞纸及箱板的性能指标，控制生产过程中各机构的受力情况，观察生产过程对瓦楞纸板及瓦楞纸箱的影响，并通过输入基本参数估算出以此纸板生产出来的瓦楞纸箱的抗压强度，从而系统地了解瓦楞纸板及瓦楞纸箱的生产和性能。
【虚拟实验设备】
计算机、瓦楞纸板及纸箱生产虚拟仿真系统软件、以及相关硬件系统等。
【实验原理】
瓦楞纸板及纸箱生产虚拟仿真系统根据生产纸箱的原材料信息（数量、环压强度、纸箱尺寸等）分为瓦楞纸板生产、瓦楞纸箱坯生产、瓦楞纸箱拼接、瓦楞纸箱生产四部分，纸箱抗压强度采用公式估算。
实验过程中，学生在参数设置界面输入瓦楞纸、箱板纸相关指标，调整生产线速度及各主要设备的参数，了解和控制瓦楞纸板及纸箱的生产过程，并通过视角转换按钮切换第一人称视角，对主要设备进行拆解、组装，了解其内部结构及工作过程。
【实验步骤】
① 浏览整体系统布局及相关设备
双击系统图标，点击“初始训练”，进入系统，如图2。
图2 系统概览
使用左右键和方向键可以浏览主设备，如图3-图5所示。
图3 瓦楞纸板生产线
图4 印刷开槽机
图5 全自动糊盒机
②主要设备的拆装
点击工具栏右侧第二个按钮（即视角转换按钮）进行视角转换，选择第一人称视角，点击相应设备即可进入其拆解界面，在这里可以点击拆解界面来观察设备内部结构或者设置相关参数。图6为基纸架的拆解与组装，拆解完成后，按住右键可以任意角度旋转，仔细观察结构，同样的方法也可用于预热机、瓦楞机、双面机、纸张分切压痕机等的拆解与组装。
图6 底纸架拆装
③瓦楞纸箱抗压强度的测算
点击工具栏最右侧的计算器按钮，进入瓦楞纸箱抗压强度计算界面，输入箱板纸、瓦楞原纸等的定量、环压指数，给出纸箱尺寸，即可估算其抗压强度。
（2）复合软包装生产虚拟仿真实验
复合软包装的生产过程主要包括复合膜生产和复合软包装成型两个步骤。复合膜生产步骤中采用的生产方式有层压、共挤、共挤吹塑等，生产所需的设备相对精密，产品质量容易受多种因素影响，不易在实验室中重现生产过程。利用虚拟仿真技术，学生可以改变挤出机加热模块的温度、牵引辊转速、压缩空气流量、挤出速率、烘道温度、热封温度、热封压力等生产条件，重现复合软包装生产过程，掌握影响产品质量的因素，为参与实际生产奠定基础。图7为吹膜工艺示意图。
图7 吹膜工艺流程示意图
该虚拟仿真实验可以在实验室内重现复合软包装的生产过程，给学生提供直观的印象。
①可以直观的了解复合软包装生产过程的每一个环节，在虚拟设备上手动改变相应的生产参数，直观的了解参数变化对产品质量的影响。
②根据输入的参数，可以模拟复合软包装各种生产过程。
应用：本实验项目支撑《包装材料学》课程，服务于包装工程、印刷工程、分子材料与工程等专业的学生。针对不同的实验对象设置了以下五个具体的实验项目：
① 洗涤剂自立袋成型虚拟仿真实验
②复合乐力枕牛奶包装层合成虚拟仿真实验
③挤出吹膜成型虚拟仿真实验
④巧克力复合膜包装一体化成型-封口虚拟仿真实验
⑤冷链运输软包装成型虚拟仿真实验
（3）塑料包装容器生产虚拟仿真实验
一些复杂的塑料包装容器的生产工艺和工艺相对复杂，生产所需的设备往往是大型化、集成化、自动化的设备，价格相对昂贵，且在实验室中很难再现具体的生产过程。通过仿真技术，学生可以通过改变挤出机或注塑机加热模块的温度、挤出或注射速率、吹塑压力、模具温度、模具结构等条件，观察生产过程对塑料包装容器的影响，了解设备的工作情况。注拉吹成型的原理，可以让你直观的了解塑料包装容器的生产过程。图8是注拉吹成型工艺示意图。
图8 注拉吹成型工艺示意图
该虚拟仿真实验可以在实验室内重现包装容器的生产过程，给学生提供直观的印象。
①可以直观的了解塑料包装容器生产过程的各个环节，在虚拟设备上改变生产参数，进而直观的了解参数变化对产品质量的影响。
②根据输入的参数，可以模拟塑料包装容器的各种生产过程。
应用：本实验项目支撑《包装材料学》课程，服务于包装工程、印刷工程、分子材料与工程等专业的学生。具体设置了以下五个实验项目：
①共挤塑料包装瓶成型虚拟仿真实验
②挤出吹塑包装容器虚拟仿真实验
③塑料片材包装压差成型虚拟仿真实验
④ 超大型液体容器包装滚塑虚拟仿真实验
⑤裹包包装容器成型虚拟仿真实验
（4）塑料包装材料中物质迁移模拟实验
随着近年来食品安全问题的不断涌现，用于食品包装的塑料包装材料的安全性也日益受到重视。本实验通过构建材料模型，模拟不同类型、不同结构的分子在不同材料中的迁移情况，通过计算得到相应的迁移速率，从而对塑料包装材料的安全性做出初步评估，指导物理实验的验证。图9为软件界面，图10为复杂的材料模型构建过程。
图9 软件界面 图10 复合材料模型构建
本次实验主要实现以下功能：
①构建与优化迁移材料分子。构建需要模拟的迁移材料分子，通过三维元件画出分子结构包装材料塑料吹膜机生产线，让学生直观地了解实验材料分子。
②构建迁移基底。构建需要模拟的迁移基底结构。通过建立非晶态或晶体材料的晶胞结构，得到迁移基底结构模型，使学生了解所评估材料的结构。
③模拟迁移物质分子的迁移过程：通过分子动力学计算迁移物质分子在晶胞内的均方位移，并构建迁移过程的三维动画，让学生直观地了解迁移物质在迁移基质中的迁移过程。
④迁移效果评估利用相关分量评估迁移物质分子均方位移的正确性，再根据均方位移计算迁移率，得到模拟评估结果，指导实际实验对模拟结构进行验证。
应用：本实验项目支撑《包装材料学》课程，服务于包装工程、分子材料与工程等专业的学生。针对不同的实验对象设置了以下五个具体的实验项目：
① 二氧化碳气体在聚乙烯薄膜中迁移规律虚拟模拟实验
②聚酯片材中芳香挥发物迁移规律虚拟模拟实验
③食品模拟物中增塑剂迁移规律虚拟模拟实验
④ 润滑剂（塑料添加剂）从树脂熔体到加工机腔内表面迁移规律虚拟仿真实验
⑤塑料薄膜中重金属迁移规律虚拟模拟实验
