两层计算机堆码包装动力学试验研究

通过正弦扫频和随机振动试验,研究了不同输入加速度谱谱型、不同振动等级和不同预压力条件下两层计算机堆码包装的动力学响应规律,采用加速度传感器和I-Scan系统分别测取产品的加速度响应和纸箱间的动压力响应。正弦扫频结果表明,预压力对堆码系统的共振频率、计算机共振加速度响应和纸箱动压比峰值均有明显影响。随机振动试验结果表明:上层计算机的加速度功率谱主要受一阶共振频率控制,下层计算机的加速度功率谱受一阶和二阶共振频率共同控制,上层计算机在一阶共振区域的加速度响应比下层计算机要大得多;堆码包装系统产品响应主要受制于系统共振区域的激励谱谱值,而非共振区域的激励能量对其影响很小;纸箱动压力功率谱主要受一阶共振频率控制,纸箱动压力的力水平穿越分布为Weibull分布;增大堆码预压力可有效抑制纸箱侧向运动,同时会使纸箱经历一个更大、更宽的力水平。

复杂运输工况下堆码包装的疲劳寿命分析方法

目的研究堆码产品的缓冲包装在连续复杂运输工况下的受到振动冲击后的疲劳损伤。方法采用Miner准则、Dirlik法和Steinberg三区间法,并结合Workbench和ncode疲劳分析模块建立2层堆码模型进行有限元仿真,通过不同工况的振动激励来模拟缓冲包装在复杂连续工况下的振动疲劳损伤并得出对应的疲劳结果云图和疲劳寿命云图。结果复杂工况下瓦楞外包装的疲劳寿命为9.26×10^(9),最大节点处的损伤值为1.08×10^(−10),EVA内缓冲衬垫的疲劳寿命为1.882×10^(14),最大节点处的损伤值为5.313×10^(−15)。堆码包装模型的易损点主要集中于内外缓冲包装的边角和楞边区域。通过Dirlik和Steinberg方法证明了缓冲件在经历16 h的复杂运输工况下的剩余寿命为2.6×10^(4) h和9.198×10^(5) h,利用Miner准则证明了缓冲包装结构对内部产品可以起到良好的保护作用。结论通过该种方法可以对堆码包装在复杂工况下进行可靠的疲劳寿命分析,并对堆码包装产品在进行多工况运输时的工况选择,以及结构上的优化设计提供了建议和参考思路。

不同加速度谱型激励下非线性堆码包装系统的动力学响应

堆码包装系统通常是非线性系统,且在运输过程中存在包装件跳动现象,共振区域的激励对堆码包装系统的响应影响还需进一步探究。以两层堆码包装单元为研究对象,对无约束、弹性约束、固定约束这三种约束下的包装单元进行了扫频试验。根据扫频试验结果设置共振区域附近激励谱型相同、非共振区域激励谱型不同的两种加速度随机振动功率谱激励,探讨了在三种约束、三种振动等级下,非线性堆码包装系统在上述随机振动激励下的振动响应的差别。研究结果表明,两种谱型激励下的振动响应比较接近。共振区域的激励决定整个非线性系统的响应,产品包装防护设计应重点关注共振区域。

两层堆码包装单元的随机振动响应

试验研究了两层堆码包装单元在不同振动等级、不同约束方式下的随机振动响应,对固定约束方式下堆码包装单元的响应特性采用有限元法作了进一步分析。结果表明:两层堆码包装单元顶层产品的振动主要受第一共振频率控制,底层产品的振动受到第一和第二共振频率共同控制。产品加速度在共振频率附近的响应很大,在非共振频率范围的响应很小。产品加速度响应功率谱主要为产品的共振响应谱。有限元计算得到的共振频率和产品加速度PSD曲线趋势与试验结果较好吻合,表明有限元法是堆码包装单元随机振动响应分析的有效方法。

堆码包装产品响应的非高斯特征

研究随机振动下三层堆码包装产品加速度响应的非高斯特征,讨论引起非高斯响应的原因。试验结果表明:无约束条件下,上层包装件出现明显跳动,产品加速度响应的概率密度分布呈现非高斯分布,中层包装产品响应加速度的概率密度分布与高斯分布有一定程度的偏离,下层包装产品响应加速度较为接近高斯分布;弹性约束条件下,当振动强度较大时,上层包装产品响应加速度的概率密度分布与高斯分布偏离程度较大;在固定约束时,包装件跳动受到限制,各层包装产品响应加速度基本符合高斯分布。

哈密瓜物流堆码运输包装件共振传递特性研究

为优化设计缓冲包装件,以及减缓运输过程中由共振引起的哈密瓜贮藏品质下降,采用哈密瓜及其包装瓦楞纸箱作为研究对象,设置5层堆码高度,进行模拟运输变频振动试验,结合频谱分析加汉宁窗函数测定各堆码包装件的固有频率,随后进行模拟运输定频振动试验。结果表明,加汉宁窗函数有效提高了频谱分析精度,获得5层包装件的固有频率分别为9.88,54.75,10.06,10.31,10.42 Hz;10 Hz定频振动下,5层包装件的峰值加速度分别为5.99,3.18,6.37,6.56,6.81 g,振动传递率分别为53.61%,28.52%,57.07%,58.76%,61.02%;54.75 Hz定频振动下,5层包装件的峰值加速度分别为1.29,6.34,0.99,0.87,0.23 g,振动传递率分别为8.38%,45.04%,6.47%,6.04%,0.75%。研究为其他包装件寻求更精确的共振频率,从而为运输过程中有效避开共振频率,达到内装果品减损目的提供参考。