预压缩气垫包装系统静力及动力学特性研究

目的以柱形气垫包装系统为研究对象,建立静力及动力学模型,对静态压缩、自由振动和基础激励受迫振动特性进行研究。方法建立气柱压缩力数学模型,并通过试验、仿真验证模型,通过建立预压缩柱形气垫包装系统力学模型,研究静力及动力学特性。结果预压缩量和充气压力越大,包装系统固有频率越高。在包装对象宽度定值约束下,选取多个小直径气柱,固有频率更高,且薄膜应力更小。在基础激励下,包装系统固有频率处存在共振峰值,对高频域气垫表现出了较好的减振特性。结论所建立的静力压缩模型与试验、仿真结果较吻合,所建立的动力学模型合理,结果准确。

纸浆模塑品缓冲性能影响因素的仿真研究

目的研究形状、结构参数对纸浆模塑品承载和缓冲性能的影响,为纸浆模塑品缓冲结构设计提供更多参考。方法通过拉伸试验得到材料物理性能参数。对不同形状单元进行静态压缩试验和有限元模拟,对比验证仿真的可靠性。利用Ansys Workbench/LS-DYNA对3种不同形状单元以及3个结构因素的四棱台进行动态冲击模拟,评价其承载性能,并从能量吸收方面评价缓冲性能。结果不同形状单元中,圆台的承载和缓冲性能最佳;随着斜度增大,极限载荷和吸能性能整体呈下降趋势,1°时四棱台单元极限载荷最大,4°次之,1°~4°时吸能性能较好且变化相对稳定;随着长宽比增大,极限载荷和能量吸收整体均呈现下降趋势;极限载荷随着高度增加而减少,高度在10~25 mm时能量吸收不断减少,在25~40 mm时不断增加,在30~40 mm时单位体积吸能较稳定。结论在设计缓冲结构时,尽可能选择圆台状单元,斜度在1°时最佳,4°次之,长宽比在1~1.5最佳,高度在30~40 mm较好。

发泡聚乙烯最大加速度-静应力曲线快速获取方法研究

目的研究快速、准确预测最大加速度-静应力曲线的方法。方法首先利用落锤冲击试验机获取了5个不同高度下,5种不同厚度的发泡聚乙烯的最大加速度-静应力曲线。在此基础上,分析对比文中3种不同的改进拟合法与已有的动应力与动能量多项式拟合法的区别。结果研究发现,当不区分高度的情况下,以最大加速度因子为函数值,以跌落高度、衬垫厚度、静应力为变量进行拟合时,其代表预测精度R^(2)的平均为0.835,相比动应力与动能量多项式拟合法的0.2996要高。但曲线右侧的预测精度偏低。引入以静应力为变量的多项式作为修正因子后,R^(2)的平均值为0.934。预测精度有所提高,右侧的预测偏差减小,但仍存在。在区分高度的情况下,以带有修正因子的公式进行预测时,R^(2)的平均值为0.984,曲线向右侧预测偏差逐渐增大的现象明显改善。结论区分高度情况下,利用带修正因子的预测公式可以快速且较准确地预测最大加速度-静应力曲线,可以为冲击防护设计及相关软件的开发提供一定的帮助。

圆弧叶形弹簧的大变形分析

目的通过对圆弧叶形弹簧缓冲器非线性大变形特性的研究,为其缓冲设计与应用提供理论参考。方法基于Euler-Bernoulli梁理论,以叶形弹簧的初始圆弧半径及截面角为基本参数推导弹簧的大变形控制方程,考虑压板作用下弹簧的多种变形情况给出圆弧叶形弹簧变形的边界条件,进而利用两点边值问题的数值解法计算不同顶角的叶形弹簧在外力作用下的变形情况。结果理论计算结果与数值解高度吻合,表明了计算方法的可靠性,计算得到了不同压力下叶形弹簧变形后的位形图及弹簧的非线性力-变形曲线。结论所讨论的叶形弹簧具有明显的非线性大变形特性和良好的减震及缓冲吸能特性,能够较好地替代传统缓冲材料用于运输系统的缓冲设计。

物资无伞空投用缓冲材料研究进展

目的为促进无伞空投用缓冲材料的研究和应用,改进和优化无伞空投用缓冲材料性能,为我国物资投送提供更可靠、更高效的保障支撑。方法在无伞空投用缓冲材料研究现状综述的基础上,比较不同材料的缓冲性能特点及适用性。结果随着缓冲材料技术的不断进步,传统缓冲材料结合泡沫金属、智能材料等新型复合缓冲材料,能够有效提高物资着陆安全性与稳定性,降低装备损坏与维修成本,提升抢险救援效率。结论无伞空投用缓冲材料未来发展方向为提高缓冲性能和稳定性,关注绿色环保包装材料、吸能缓冲材料、创新物资包装方式以及集成信息化智能材料,以满足各类物资对无伞空投缓冲材料的需求。

醴陵陶瓷釉下五彩茶具包装设计

针对醴陵陶瓷釉下五彩茶具易碎的问题,选择黑卡纸作为缓冲包装材料,设计了一种陶瓷茶具缓冲包装结构。通过静态压缩试验和跌落冲击试验测定了缓冲结构的性能,验证了该缓冲结构可实现对醴陵陶瓷釉下五彩茶具的保护。该设计将结构的缓冲功能与展示功能相结合,在实现缓冲性能的基础上附加了销售展示功能。

传统缓冲材料与切削型纸质材料缓冲性能对比研究

本文以传统缓冲材料和切削型纸质材料为研究对象,对不同种类的传统缓冲材料和不同尺度、不同形状及不同处理形式的切削型纸质材料的缓冲性能进行实验测试分析,利用MATLAB软件编制程序计算绘制了其应力-应变曲线、缓冲系数-最大应力曲线,将传统缓冲材料与切削型纸质材料的缓冲性能进行了对比分析。分析结果表明,传统缓冲材料缓冲性能良好、质轻,适用于多种缓冲环境;切削型纸质材料缓冲曲线分布在低应力区,适合轻型产品的缓冲包装。本研究对促进切削型纸质缓冲材料的科学应用具有指导作用。

鲜食葡萄电商悬固包装薄膜的力学性能分析与优化设计研究

目的针对电商物流包装存在操作繁琐、透气透湿不足、寄递中暴力分拣的问题以及葡萄易落粒损伤的特点,设计一种针对鲜食葡萄的透气透湿性适宜的简便化包装。方法采用激光打孔调整TPU薄膜透气透湿性,通过力学性能测试选出适宜厚度与孔隙排列方式,根据跌落试验确认TPU薄膜包裹葡萄的最佳凹陷程度,并验证悬固包装的有效性。结果厚度为0.08 mm、孔隙排列方式为Z形的TPU薄膜有优良的力学性能与透气透湿性,打孔后薄膜水蒸气透过率极显著提高(P<0.01),并且0.08 mm的Z形TPU薄膜凹陷3 cm的悬固包装在610 mm的高度跌落不触底,对葡萄的保护效果良好。纸浆模塑盒可承受400 N以上的力,循环压缩20次后仍有很好的支撑性,通过跌落测试可得悬固包装葡萄的表面损伤指数比袋中袋更小。结论综合来看,该悬固包装操作方便,打孔后透气透湿性显著提高,与包装箱匹配使用能满足堆码与运输要求,是一种符合包装运输要求的鲜食葡萄电商包装方式,本研究为果蔬类产品的电商包装结构设计提供了新思路。

某型微波炉纸浆模塑包装的设计方法与仿真优化

目的提出一种微波炉纸浆模塑包装的新设计路线,建立评判纸浆模塑性能优劣的仿真标准,通过仿真迭代优化得到力学性能优异、可靠性高、材料用量少、尺寸小、装柜量高、成本低、研发周期短的微波炉纸浆模塑包装。方法基于薄壁结构力学原理的结构单元设计与有限元仿真优化和实验验证。结果某型微波炉纸浆模塑包装在材料用量减少5.5%的前提下,包装结构力学性能和跌落可靠性显著提升,研发周期缩短至原来的一半,整机装柜量提高了16.4%,成本降低了14.2%。结论该新设计方法能够有效提升纸浆模塑包装的可靠性、缩短研发周期和明显降低成本。

低速冲击下抗事故包装箱冲击保护设计与试验研究

目的旨在探讨抗事故包装箱在低速冲击条件下的冲击保护设计,以提高其对内部物品的保护能力,确保在跌落或碰撞事件中的安全性。方法利用落锤冲击试验复现低速冲击环境,对3种不同缓冲层设计的冲击保护装置进行了细致的试验分析,评估并对比了它们在防护性能上的表现。结果试验结果表明,在进行的24组试验中,采用双层组合抗冲击设计的液固耦合冲击保护装置,以其卓越的性能达到了99.50%的冲击防护效率,突显了其在防护性能上的显著优势。同时,改变落锤的下落高度以及内部填充非牛顿流体的黏度,对冲击防护效率有着重要的影响。结论成功验证了缓冲层设计对提高抗事故包装箱抗冲击性能的重要性。通过合理设计冲击保护装置,可以有效提升包装箱的抗冲击能力,为高风险物品的安全运输提供了科学依据。

曲面电视机缓冲包装设计及仿真分析

目的曲面电视机因其独特的屏幕弯曲设计,在运输与装卸过程中更易受到冲击而破裂,进而失去其使用价值。为降低包装设计成本,提升保护性能,通过仿真技术设计并验证一种曲面电视机缓冲包装系统。方法基于缓冲包装理论及实际应用对一款曲面电视机进行缓冲包装设计,使用三维建模软件Solidworks绘制包装件模型,运用有限元分析软件ANSYS Workbench中的显示动力学分析模块,对包装件进行全面的跌落仿真分析(2个面跌落、2个棱跌落和1个角跌落)以及倾倒仿真分析。结果6个工况条件下,屏幕的最大加速度和各零部件应力、应变均在许用范围之内,电视机未发生破损。结论通过仿真分析验证,所设计的缓冲衬垫在保护曲面电视机方面发挥了显著的防护效果。然而,考虑到成本效益和安全性的平衡,包装结构仍需进一步地优化与改进。

高弹EPE泡沫两自由度连续冲击包装动力学响应研究

目的基于产品在包装运输过程中经常遭受多次跌落冲击,探究两自由度高弹EPE泡沫包装在连续冲击载荷下的动力学响应。方法以密度为34kg/m3的EPE泡沫为研究对象,建立高弹泡沫本构方程,并通过ABAQUS构建两自由度高弹泡沫包装系统有限元模型,并进行有限元模拟。利用ABAQUS中的Hyperform模型和Mullins效应来模拟高弹泡沫产品在连续冲击载荷下的加速度响应。结果通过对比试验和仿真结果可知,两自由度高弹EPE泡沫包装系统在连续冲击下,其产品加速度变化趋势明显,且泡沫的软化效应会降低其缓冲性能。结论在两自由度包装系统中,冲击对底层产品的影响持续时间较长,并且冲击作用会导致泡沫出现软化现象。在泡沫压实阶段,应力会急剧上升。

纸基结构型缓冲包装系统的性能仿真及评价

目的 基于纸板的结构特点,借助有限元分析技术,运用实验和有限元分析相结合的方法,讨论纸板缓冲结构的缓冲及防振性能,为纸基结构型缓冲包装系统的性能进行仿真模拟并做出评价。方法 参考手机产品流通过程中的环境参数,对产品进行有限元建模和约束处理,基于Ansys Workbench中的有限元思想,通过模态分析、随机振动、跌落等情况,分析得到不同力学载荷作用下产品的变形、应力、应变,以及破损情况,研究纸板在流通中受到的冲击和振动,提出相对应的设计建议。结论 使待包装的物品悬浮于箱内,从而与界定箱子的箱壁间隔开,瓦楞衬垫与塑料薄膜相结合的抗压强度、抗冲击性能、抗振性,能保护物品不受其它可能碰撞或损害箱子外壁的异物的影响。

基于虚拟仪器测量分析的缓冲材料冲击试验机设计

文章依据GB/T 8167-2008《包装用缓冲材料动态压缩试验方法》的要求,设计开发了基于虚拟仪器测量分析的缓冲材料冲击试验机,旨在对缓冲包装材料进行动态压缩等缓冲性能测试试验。该缓冲材料冲击试验机亦可依据GB/T 8171-2008《使用缓冲包装材料进行的产品机械冲击脆值试验方法》,对计算机硬盘、手机等小型机电产品进行脆值测试,对材料包装行业的发展起到一定的促进作用。

锂电池可回收有机硅胶包装设计及其性能分析

目的针对目前锂电池包装密封性差,正负极容易被潮湿环境损坏的情况,设计一种内包装采用HL-1029有机硅胶包裹锂电池,外包装用瓦楞纸盒包装的结构。方法根据锂电池型号及尺寸计算HL-1029包裹体厚度,建立包装件三维模型,在有限元环境中分析3500 mm码垛高度以及1200 mm跌落高度下,瓦楞纸箱、瓦楞纸隔板、HL-1029包裹体以及锂电池的应力云图。结果3500 mm码垛高度以及1200 mm跌落高度下,锂电池所受的静应力和等效应力分别为0.03 MPa和8.80 MPa,锂电池所受静应力和等效应力均未超出其材料的屈服强度。结论综合有限元分析结果,HL-1029包裹体可为锂电池运输过程中提供充分的防护,并且具有极高的可循环性。研究可为锂电池以及精密电子元器件的密封性包装提供研究思路。

二维圆弧阵列结构共面冲击下的平台应力研究

借助数值模拟和理论分析的方法研究了二维圆弧阵列结构在不同冲击速度下的共面平台应力.利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了二维圆弧阵列结构共面冲击下的有限元模型,并用压缩试验验证了有限元模型的可靠性.数值模拟结果表明该结构在低速冲击下呈现出“波浪”形坍塌,中速冲击下呈现出“一”字形加“波浪”形坍塌,高速冲击下表现为稳定的“一”字形坍塌.基于线性回归理论推导出不同变形模式间的临界速度表达式,发现其与相对密度呈线性关系.根据特征单元变形模式,推导出了预测二维圆弧阵列结构在不同冲击速度下平台应力的理论模型,理论值与有限元计算值吻合较好,最大相对误差为9.79%.此外,大量参数化计算后发现:同一结构参数下,二维圆弧阵列结构共面平台应力与冲击速度的平方呈线性关系,并随冲击速度的增大而增大;同一冲击速度下,其共面平台应力随着壁厚半径比的增大而增大;同一相对密度下,其共面平台应力随着圆弧角度的增大而增大.

缓冲包装设计虚拟仿真实验的应用研究

针对缓冲包装设计在教学过程中存在的实验复杂度高、周期性长、实验材料昂贵以及实验危险系数高等问题,本研究探究了计算机虚拟仿真技术在运输包装中的应用。以动态压缩实验为研究对象,利用开源平台Unity 3D建立虚拟仿真实验系统,完成交互及仿真设计。建立后端数据库,基于最小二乘法拟合算法,实现虚拟仿实验与数据处理为一体的目标。系统可多平台发布,完整再现缓冲包装设计的理论学习、实验操作、数据处理及实验报告分析。该虚拟仿真实验系统与运输包装有机结合,利于创造实训环境、节省时间和成本、增加安全可靠性、提升教学效果。

曲梁缓冲器的大变形及变形能的椭圆函数解

金属曲梁结构在发生大变形情况下仍然具有良好的回弹性能,可以用作承受重复冲击系统的冲击能量吸收装置。针对由固支圆形曲梁组成的缓冲器,推导了基于半径和截面角的固支曲梁的大变形平衡方程。给出了端部压力及平板压力作用下曲梁的截面角、位形及变形能的Jacobi椭圆函数解,详细分析了简支圆形曲梁缓冲器的大变形特性及能量吸收特性。结果表明:曲梁缓冲器具有明显的非线性大变形特性和良好的缓冲吸能特性,其缓冲系数曲线有明显的极小值点;缓冲系数的极小值取决于曲梁材料、曲率半径及初始安装角度,与其数量无关。

苹果–EPS泡沫系统冲击响应分析

目的分析苹果在运输包装环境中的抗冲击性能,并优化苹果–EPS泡沫缓冲包装设计。方法以80 mm果径洛川富士苹果为研究对象,通过万能压缩试验机对苹果进行压缩试验,得到应力–应变曲线。通过ABAQUS/Explicit建立苹果运输包装系统有限元模型,并进行有限元仿真分析,其中发泡聚苯乙烯有限元模型采用Crushable Foam模型,苹果采用线弹性力学模型。模拟苹果在沿轴竖直摆放和沿轴水平摆放2种摆放方式下跌落时的冲击响应,并分析不同厚度、密度为28 kg/m^(3)的EPS泡沫的缓冲效果。结果得出苹果的弹性模量为2.44 MPa、屈服极限为0.38 MPa。通过模拟仿真分析可得出,EPS泡沫能有效减缓运输过程中冲击对苹果的损伤,并以此为基础得到了针对该包装系统的缓冲设计。结论通过与龙格–库塔数值分析法的对比可以得出,本研究以试验为基础,结合仿真分析能为相关果蔬运输提供数据支持和参考。

规则排列下凹五边形蜂窝阵列结构的异面缓冲性能研究

目的研究主要结构参数对规则排列凹五边形蜂窝阵列结构异面缓冲性能的影响。方法借助Ansys Workbench/LS-DYNA软件建立该蜂窝结构异面缓冲性能的有限元模型进行仿真模拟,研究不同凹陷角、壁厚边长比对其异面平台应力、变形模式和单位体积能量吸收的影响。结果在不同的压缩速度下,凹五边形蜂窝阵列结构表现出不同的变形模式。相对密度一定时,凹陷角度在0<θ<63.435°时,该结构异面平台应力和单位体积吸收能量都随凹陷角的增大先增后减,且在25°~35°时平台应力最大,20°~30°时单位体积吸收能量最大;当达到最大凹陷角度θ=63.435°时平台应力和单位体积吸收能量都出现再次增大的现象。在凹陷角一定时,异面平台应力和单位体积吸收能随壁厚边长增大而增大,且呈指数函数关系。结论基于有限元计算结果,总结出了规则排列的凹五边形蜂窝阵列结构在不同速度下的变形模式,以及凹陷角度、壁厚边长比对蜂窝异面平台应力、单位体积能量吸收的影响规律。