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。

滚石防护棚洞EPS垫层结构缓冲作用研究

工程实践表明聚氨酯泡沫(EPS)垫层结构对滚石防护棚洞有较好的缓冲作用,但其作用机理,缓冲效果定量评价还有待深度研究。为此,对滚石冲击荷载下铺设土垫层及EPS垫层结构棚洞板的动力响应进行了对比研究。首先通过静力压痕数值试验获取不同垫层结构与滚石在加卸载条件下的接触力—压痕关系,并将其引入棚洞板的冲击动力控制方程,进而计算滚石冲击荷载下不同垫层结构棚洞板的动力响应,并与动力有限元进行了对比分析,结果表明:理论解与动力有限元结果非常接近,理论方法可用于棚洞动力响应分析;EPS垫层结构缓冲效果显著,可大幅度降低滚石冲击力,且EPS材料密度越小、厚度越大耗能效果越明显。

滚石冲击棚洞砂土垫层耗能缓冲机理研究

以实际棚洞结构为原型,采用动力有限元对滚石冲击砂土垫层进行数值仿真计算,分析不同冲击能量下多组砂土垫层厚度组合的动力响应及耗能缓冲机理。结果表明:低冲击能量下,改变砂土垫层厚度对滚石冲击力的影响不大,而高冲击能量下,不同厚度砂土垫层的吸能减震效果有显著差异;增大砂土垫层厚度可有效地减弱滚石冲击对棚洞钢筋混凝土顶板造成的变形影响,但同时也会增加结构自重;通过计算,可以得到最优化的垫层厚度,兼顾经济合理性和结构可靠性。研究成果将为滚石多发区棚洞结构砂土垫层的设计提供理论依据。

缓冲包装设计中的简化问题之一:系统自由度的简化

对缓冲包装设计中如何简化系统动力学模型的自由度数的问题进行了探讨。重点研究了双自由度缓冲包装系统受冲击力作用时的简化问题。

聚乙烯缓冲材料多自由度跌落包装系统优化设计

在测试基础上,依据粘弹性力学理论,建立发泡聚乙烯缓冲材料动态非线性本构模型,并成功识别了模型参数;应用此模型在一定高度跌落冲击下,建立了多自由度包装系统动力学方程;依据物品响应加速度小于许用值及材料用量最小化两个原则,进行多自由度系统缓冲包装优化设计并获得最优解;基于最优解结构尺寸,测试了发泡聚乙烯缓冲系统的加速度响应值,数值算例及试验的结果表明理论值与试验值的平均相对误差都在0.8%以内。利用此设计方法可有效地避免欠包装和过度包装,克服了最大加速度-静应力曲线不能设计多自由度缓冲包装设计的弊端。

缓冲包装的跌落仿真

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA的跌落模块(Drop Test Module),建立电脑液晶显示器缓冲包装系统的有限元模型,模拟缓冲包装系统的跌落响应试验,得到了液晶显示器的应力应变云图,和加速度响应等动态特性,获取了相关数据,进而利用数据反复修改模型参数,优化电脑液晶显示器的缓冲包装结构及尺寸,设计出合理的电脑液晶显示器缓冲包装。

滚石对垫层材料的冲击特性研究

在极限分析上限定理的基础上,选择合适的机动位移速度场及容许破坏模式,推导出地基承载力上限解,然后利用弹塑性力学知识得出了滚石冲击压力以及滚石冲击深度的计算表达式。

出口防震运输木包装箱研究与设计

分析了出口电器产品装配有贵重玻璃器件的特点,针对长途运输中震动与冲击,防止器件破损,设计了具有防震功能的木结构包装箱,并提供了制造技术条件。使用表明产品与包装箱均无损伤。

鸡蛋缓冲包装跌落冲击力学仿真及验证

为降低鸡蛋在流通过程中的破损率,基于鸡蛋的流固耦合特性,利用ABAQUS有限元软件对鸡蛋缓冲包装常用的聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene,EPS)、可发性聚乙烯(Expandable Polyethylene,EPE)缓冲包装进行跌落冲击力学仿真;并通过强度试验确定鸡蛋的破损强度,为仿真分析提供破损标准。结果表明:同一厚度下EPE的缓冲效果优于EPS,选择缓冲材料厚度EPE≥10mm,EPS≥25mm,可有效避免鸡蛋在跌落冲击过程发生破损。

缓冲包装设计及其动态仿真模拟

针对电器产品的特点,对其进行缓冲包装设计,运用MATLAB\Simulink动态仿真工具来仿真包装件在多种激励下及跌落过程中的动态特性,可避免不必要的破坏试验,减小实验费用,优化缓冲包装结构及尺寸[1]。

跌落损伤脆值及损伤边界

提出了跌落损伤脆值与跌落损伤边界的新概念,并提出了测定获取跌落冲击损伤脆值与跌落损伤边界曲线的技术过程与方法。以嘎拉苹果为研究对象,设计多组高度对嘎拉苹果进行自由跌落刚性冲击试验。在测试获得冲击力时间数据的基础上,通过理论分析计算,得到加速度时间、变形量时间等动态关系曲线,获得了嘎拉苹果跌落损伤脆值;构造了嘎拉苹果跌落损伤边界曲线。结果表明,跌落损伤边界曲线与传统产品跌落破损边界曲线存在较大差异。对应果品类产品,即使速度很小,只要产品瞬时加速度达到一定值,也将产生冲击损伤;对应不同的损伤率,可构造相应的多条损伤边界曲线。提出的概念及研究结果为控制果品类产品的跌落损伤、合理地进行缓冲包装设计提供了新的理论基础。

液晶显示器缓冲垫绿色设计及有限元分析

目的设计绿色环保的液晶显示器缓冲衬垫,并对其受跌落冲击时的缓冲效果进行有限元分析。方法采用瓦楞纸板折叠成形的方式对液晶显示器的缓冲衬垫进行绿色设计。在ABAQUS有限元软件中建立液晶显示器和缓冲衬垫的实体模型,通过有限元软件模拟液晶显示器运输过程中角跌落的冲击响应,分析缓冲衬垫的缓冲效果。结果角跌落冲击过程中,等效应力云图表明衬垫跌落角处变形较大,应力集中,显示器跌落角处最大应力达到1.293 MPa,但未超过材料的屈服极限。冲击加速度计算结果表明,以1 m的高度跌落时,显示器上易损件的最大冲击加速度为748 m/s2,未超过液晶显示器的许用脆值。结论瓦楞纸板折叠成形的环保缓冲衬垫满足缓冲包装要求,能有效保护显示器抵抗跌落冲击。

“嘎拉”苹果跌落损伤脆值及损伤边界研究(英文)

对于果实产品,通常其作业、运输过程中的主要机械破坏形式为跌落冲击引起的产品局部损伤,而非直接发生破裂。作为传统跌落冲击脆值与破损边界理论的延伸,提出了跌落损伤脆值与跌落损伤边界的新概念以及相应的工程定义。考虑到传统产品脆值与破损边界曲线试验方法的局限性,提出了测定获取果实跌落冲击损伤脆值与跌落损伤边界曲线的技术过程与方法。以嘎拉苹果为研究对象, 设计多组不同高度对嘎拉苹果进行自由跌落刚性冲击试验。在测试获得冲击力-时间数据的基础上,通过理论分析计算,得到加速度-时间、变形量-时间等动态关系曲线,获得了嘎拉苹果跌落损伤脆值;构造了嘎拉苹果跌落损伤边界曲线。结果表明,跌落损伤边界曲线与传统产品跌落破损边界曲线存在较大差异。对应果实产品,即使速度很小,只要产品瞬时加速度达到一定值,也将产生冲击损伤;对应不同的损伤率,构造了相应多条损伤边界曲线。提出的概念及研究结果为控制果实类产品的跌落损伤、合理地进行缓冲包装设计提供了新的理论基础。

应用在缓冲包装设计中的冲击谱

根据包装件的冲击力学模型,推导出来正弦波脉冲、矩形波脉冲、后峰矩齿波脉冲等冲击波形的冲击响应,并证明了在缓冲包装设计中应用的缓冲材料最大变形冲击谱和内装物最大加速度冲击谱的一致性,绘制了三种冲击作用的冲击谱。

机载电子设备的缓冲包装

针对机载电子设备防振缓冲包装的要求 ,介绍包装衬垫材料及其尺寸的选择方法。

充气面料抗冲击性能及其应用

为探究充气面料对老年人跌倒能否起到缓冲作用,以及影响其抗冲击性能的因素。采用一款热压充气面料,利用医用假人对有无充气面料、不同面料花型及同一花型不同充气厚度的面料样品进行抗冲击测试。结果表明:充气面料能起到一定缓冲作用;不同的热压花型对充气面料的缓冲作用有较大影响;同一花型,受其形状大小和气室容纳的空气量影响,充气面料的抗冲击效果会呈现不同变化。根据实验结果选取最优充气面料,为老年人跌倒防护服装的开发提供一种新的思路。

采空区矿柱安全缓冲垫层分析与模拟

基于东升庙铅锌矿采空区状况,对采空区冒落体对下阶段矿柱影响进行力学分析,得到冒落体冲击力,并对矿柱可承受冲击荷载数值进行计算,得到矿柱承受冲击的荷载。运用数值模拟方法对冲击荷载作用下的阶段矿房进行模拟。研究结果对东升庙铅锌矿2#矿体采空区防治冒落灾害提供理论参考。

落石冲击荷载作用下EPE垫层棚洞缓冲作用研究

针对目前棚洞结构传统砂垫层自重大、建设成本高等缺点的现状,提出使用EPE(聚乙烯)缓冲材料替换一部分砂土垫层以达到减轻结构自重、提高抗落石冲击性能的目的。采用显式动力计算,基于LS-DYNA动力有限元软件建立数值计算模型,模拟了落石冲击EPE垫层棚洞结构的全过程,以棚洞结构底部钢筋动态应变时程曲线、棚洞T型梁跨中挠度变形等为依据,判断结构的极限承载力,并与传统砂垫层进行了对比,从而揭示了EPE垫层在棚洞结构设计中的耗能减震作用。结果表明:EPE缓冲材料的缓冲性能与抗冲击性能较好,能广泛应用于实际工程;其最优填充厚度为0.6 m,结构承载力是传统砂垫层棚洞结构的1.75倍。

垫层对浸渍纸层压木质地板抗冲击性能测定结果的影响

研究了泡沫聚乙烯垫层厚度和面密度对浸渍纸层压木质地板抗冲击性能测试结果的影响。结果表明:垫层厚度在0~2.5 mm内,试件表面产生的凹坑直径随着垫层厚度的增加而递减,且递减幅度逐渐减弱,当垫层厚度大于2.5 mm后,测试结果趋于稳定。当垫层厚度在0~1 mm时,不同面密度垫层的测试结果差异显著;当垫层厚度大于2.5 mm,垫层面密度对测试结果的影响不明显。

不同典型形状落石冲击砂垫层试验与量纲分析

开展了球形、锥形和平头3种典型形状落石撞击垫层的冲击力及侵入深度的试验研究。结果表明,落石形状对冲击试验结果有显著影响:相同条件下,平头落石的冲击力最大,侵入深度和冲击力峰值时间最短,锥形落石反之,而球形落石介于两者之间。采用无量纲化分析方法,将落石的质量、速度、形状、特征尺寸,垫层的强度、密度转换为无量纲强度冲击因子I、密度冲击因子λ和形状冲击因子ψ,并对冲击因子与侵入深度的试验数据进行了相关性分析,结果表明:(1)冲击因子I和λ在决定最终侵深z_(m)/d中所起到的作用比较相近;(2)冲击因子I和λ对侵入深度的影响分析表明,I和λ的相对独立性较强,相互影响较小,在不同的λ值下,I对侵入深度的影响规律基本一致。