基于层间垫平的囊匣三维装箱优化设计

目的为提高囊匣的装载率及装箱效率,研究层间垫平的强异构类的三维装箱问题,实现快速计算囊匣装箱方案和衬垫方案并指示装箱。方法基于囊匣实际装箱需求,以衬垫体积最小为目标,设计基于贪心策略与改进的装箱顺序策略的两步优化启发式算法,对装箱与衬垫方案进行优化;并根据不同放置方向,设计不同的输出效果以指示装箱。结果与装箱优化前数据进行对比实验证明,该算法推荐的装箱方案与衬垫方案可以减少木箱的使用数量与体积,减少垫平用衬垫体积7.21%,装箱时间缩短了约一半。结论文中设计的混合启发式算法能为囊匣装箱问题找到合适的装箱与衬垫方案,减少衬垫的使用,提高装载率以及装箱效率。

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。

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。

多因素影响下红陶制品脆值的研究与应用

为了探究结构因素对红陶制品脆值的影响并精确化红陶制品脆值,提出一种通过离散红陶制品为陶片单元来估算其脆值的方法。以红陶片为研究对象,通过单因素试验和L_(27)(3^(13))正交交互试验探究质量、宽厚比和曲率及其交互作用对脆值的影响规律,利用Ansys仿真与试验得到不同陶片脆值。单因素试验结果表明,质量与脆值呈负相关,宽厚比与脆值呈正相关,随着曲率的增加,脆值先增大后减小,在24 m^(-1)有最大值。由正交交互试验得出,各因素及其交互作用对脆值的影响次序由大到小依次为:质量、宽厚比、曲率、质量×曲率、质量×宽厚比、宽厚比×曲率。单个因素对陶片的影响更显著,故在精确陶制品脆值时,应优先考虑单个因素的影响。对8组试样的试验结果与仿真结果进行对比,得到二者最大误差为5.1%,证明了仿真的可靠性。