随机振动下产品包装系统减振优化研究

应用高级传递路径分析(ATPA)方法试验研究了随机振动不同振动等级下电脑主机包装件各缓冲衬垫到关键元件的振动传递特性,并进行了缓冲衬垫振动贡献分析与减振优化设计。结果表明:电脑主机两个关键元件的实测振动响应与ATPA方法的合成响应一致,验证了ATPA方法的正确性;当各缓冲衬垫面积相同时,电脑主机关键元件同侧的两个缓冲衬垫对其加速度响应起决定作用,为关键缓冲衬垫;关键缓冲衬垫的面积影响着关键元件加速度响应PSD峰值大小和频率范围,随着关键缓冲衬垫面积的增加,关键元件加速度响应PSD峰值逐渐减小至饱和状态,共振峰形状变平滑,振动响应能量分散到更宽的频率范围。减振优化设计可保持非关键缓冲衬垫不变,只增加关键缓冲衬垫的面积。

随机振动下产品包装系统的传递路径数值仿真与实验研究

针对产品内部质量分布不均、材料和结构特性不同,建立产品包装系统模型,通过数值仿真和实验研究产品包装系统的振动传递特性,并探究在限带白噪声谱和ASTM卡车运输谱激励下产品包装系统的振动响应规律。利用状态空间法和MATLAB/Simulink仿真工具对产品包装系统进行随机振动仿真分析,研究缓冲衬垫材料参数对路径的频响传递函数和产品动态响应的影响。研究结果表明:在产品的四条振动传递路径中,刚度和质量分布大的路径上的频响传递函数和质量块的振动响应更大;产品内部的阻尼参数对各路径的频响传递函数和质量块的加速度响应基本无影响;关键元件上的加速度响应大小介于产品各路径上质量块的加速度响应大小之间;较大的缓冲衬垫阻尼有利于降低关键元件上加速度响应功率谱(PSD)的共振峰大小,较大的缓冲衬垫刚度使关键元件响应PSD共振频率和共振峰值均增大。外部激励谱型、系统的振动传递特性和共振频率附近的激励谱能量对缓冲衬垫的减振效果均有影响。仿真分析和实验研究下的产品包装系统的随机响应规律具有一致性。

产品破损评价及防护包装力学研究

冲击和振动是引起产品流通损坏的主要因素,缓冲包装可有效防护产品。缓冲包装设计的基础是研究防护包装动力学特性并发展相应的破损评价手段。文中从产品脆值与破损评价、包装系统可靠性评定与优化设计等领域的研究综述了包装力学的研究现状和发展趋势。为今后包装力学的进一步研究提供参考。

运输包装加速随机振动试验研究综述

加速随机振动试验是目前物流过程中运输包装损伤和安全性评价的重要技术手段,通过提高振动等级压缩测试时间,省时高效,减少运输包装系统优化设计周期,包括四部分:实际物流车辆振动信号的采集与分析、实验室信号模拟与再现、运输包装振动疲劳损伤与寿命评估、加速随机振动试验理论与方法。从以上四方面进行综述,总结了实际车辆振动信号统计特征和影响因素、信号模拟方法及特点,阐述了振动疲劳理论与运输包装损伤研究进展,分析了目前加速随机振动试验研究现状和不足,讨论了目前该研究领域尚未解决的问题,指出了进一步的研究方向。

产品-包装-运载体系统动态特性研究

为缓冲防震系统的设计与评估提供一种新的结构动态分析方法,将复杂耦合结构系统的动态逆子结构分析方法应用于运输包装工程中。从系统分析的角度建立用于确定“产品-包装-运载体”在系统与部件水平的动态特性的实验技术理论。通过对一个集总参数模型实例在系统水平的传递函数的计算,验证了所建立理论的有效性。

托盘堆码包装单元随机振动响应的实验研究

散装货物的托盘堆码单元是常见的运输包装形式。实验研究散装货物托盘堆码单元在随机振动激励下的产品加速度响应规律,分析产品响应的机制,讨论激励谱型、振动等级、约束方式和产品位置的影响。结果表明:托盘堆码系统各层产品加速度响应主要由一阶频率控制,底层产品还受到高阶频率的影响。激励谱型尤其是第一共振点附近的功率谱值会对单元的产品响应产生重要影响;当振动较大时,底层产品与上层产品的加速度响应特征明显不同,底层产品与支撑托盘或上层产品之间会出现分离,产生较大的冲击信号,导致底层产品加速度响应的超高斯分布;捆扎带的拉压性能不对称(非线性)导致了上层产品加速度响应信号的不对称及其分布的左偏态超高斯特性;拉伸膜缠绕裹包强化了捆扎带对单元的约束,有效抑制了产品的响应。

不同谱型激励下包装件动态响应研究

根据正弦扫频振动试验结果设置共振频率区域谱型相同、非共振频率区域谱型不同的两种加速度随机振动功率谱(PSD)激励。研究了非线性包装系统在3种约束、3种振动等级下,上述两种谱型激励对产品加速度响应和包装件动压力响应的影响。研究结果表明:相同约束和激励等级条件下,两种激励谱在激励相同的区域产品加速度响应PSD基本一致,包装件动压力响应PSD也基本一致;当振动强度较高时,由于阻尼影响,共振点附近小范围内两种谱型激励的响应存在一定偏差;两种谱型激励的加速度响应概率密度分布大致相同,且加速度响应的均值、均方差、偏度和峭度均比较接近;两种谱型激励下动压力峰值分布存在一定差异,谱型1的动压力峰值分布更窄、更高,但两种谱型激励下动压力响应的均值、均方差、均值穿越次数、峰值数和带宽系数均比较接近;共振区域的激励控制了整个非线性包装系统的响应。

双曲正切包装系统关键部件三维冲击谱研究

研究双曲正切包装系统关键部件脉冲响应特性。建立二自由度非线性产品包装系统模型,得到冲击动力学方程并数值求解。依据结果得到关键部件三维冲击谱,并进一步讨论了频率比、阻尼、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件冲击谱的影响规律,结果表明,频率比、阻尼、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件冲击响应峰值影响显著,研究结论为产品包装设计提供科学依据。

塑料包装材料化学物向食品迁移的模型研究进展

塑料包装材料内含化学物向食品的迁移会造成食品污染并最终危害消费者的健康,近年来受到国内外广泛关注。30多年来,美国食品与药品管理局(FDA)和欧盟委员会(EC)开展了大量包装材料化学物迁移相关的理论与实验研究。由于迁移实验复杂、费用昂贵、要求先进的分析测试仪器,在一般实验室很难开展,因此近年来各国开始关注迁移理论预测的研究。文中介绍了塑料包装材料化学物迁移数学解析模型的研究进展,应用无量纲化方法对比分析了模型参数对各模型的影响。

聚苯乙烯包装材料中苯乙烯检测及迁移的研究进展

目的介绍聚苯乙烯包装材料中苯乙烯单体检测及迁移的研究进展。方法总结国内外聚苯乙烯中苯乙烯检测及迁移的文献,并将国际上苯乙烯最新的检测方法和迁移研究和我国的进行对比,指出我国在该方面的不足和发展方向。结果溶解-沉淀可以有效地提取聚苯乙烯中的苯乙烯,其回收率达到86%以上。苯乙烯不易向蒸馏水中发生迁移,只有在较高温度和较长时间下才有少量迁移。不同迁移方式对苯乙烯的迁移影响较大,由于切口的存在使得全浸泡的迁移量高于单面迁移。结论溶解-沉淀是提取苯乙烯的有效方法,不同食品模拟物、温度、时间以及迁移方式都会对苯乙烯的迁移产生影响,应避免聚苯乙烯在较高温度、较长时间的情况下接触食品,且不使用表面已损坏的聚苯乙烯包装材料,以减少其对人体的危害。

三次非线性多层堆码包装系统关键部件三维组合冲击谱研究

研究多层堆码包装系统关键部件在半正弦脉冲激励下的冲击特性。建立考虑关键部件的多层堆码包装系统动力学模型,得到系统动力学方程并求解。依据结果提出评价系统关键部件三维组合冲击谱新概念,并讨论了脉冲幅值、质量比、频率比、关键部件阻尼、材料阻尼及堆码层数对三维组合冲击谱的影响。结果表明,各因素影响显著。

纸质结构型包装材料缓冲性能研究进展

综述了国内外瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模塑制品等纸质结构型缓冲包装材料结构缓冲的研究现状,并分别总结了上述材料国内外的研究侧重点:国内的研究多处于对现有材料的试验阶段;而国外则侧重于用力学理论基础知识来解释这些材料的力学性能,并用有限元软件对其力学模型进行仿真,该研究结果对于不同材质的结构型材料具有一定的普适性。在此基础上得出开发新型结构型材料,寻求普适性的缓冲性能表征方法是下一步研究的方向。

随机振动下产品包装件动态响应的实验研究和有限元分析

实验研究了产品包装件在四种振动等级、三种约束方式下的随机振动特性,采用有限元法进一步分析固定约束方式下产品包装件的响应特性以及纸箱和衬垫的应力和变形情况。研究结果表明,产品的加速度响应功率谱主要取决于共振区域的激励加速度功率谱,包装起到了在共振区域的带通和放大作用。随着约束方式的加强,产品包装件共振频率增大,固定约束方式下的共振加速度功率谱峰值明显大于无约束和弹性约束方式下的共振加速度功率谱峰值。有限元计算得到的共振频率和产品加速度功率谱与实验结果较好吻合,产品加速度功率谱峰值对系统阻尼系数十分敏感。有限元法为物流随机振动环境作用下产品包装件的分析与设计提供了有效手段。

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。

三次非线性包装系统关键部件三维冲击谱研究

研究三次非线性包装系统关键部件脉冲响应特性。建立二自由度非线性产品包装系统模型,得到冲击动力学方程并采用数值方法求解。依据结果得到关键部件三维冲击谱,并进一步讨论了频率比、阻尼、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件冲击谱的影响规律,结果表明,频率比、阻尼、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件冲击响应峰值影响显著,研究结论为产品包装设计提供科学依据。

矩形脉冲激励下正切型包装系统关键部件破损曲面研究

研究了正切包装系统的关键部件在矩形脉冲激励下的冲击破损评价方法。建立了二自由度非线性产品包装系统模型,得到了该系统的冲击动力学方程,并进行了数值求解。依据数值求解结果得到该系统的关键部件破损边界曲线和破损边界曲面,并讨论了频率比、阻尼、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件破损边界的影响规律。结果表明,频率比、阻尼、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件破损边界影响显著。

食品包装纸中模拟污染物分配系数的研究

研究了白卡纸、牛皮卡纸和瓦楞原纸中有机模拟污染物邻二甲苯、正十二烷、萘、二苯醚和邻苯二甲酸二异丁酯(D IBP)在纸和空气间的分配系数K纸/空气。研究发现,有机模拟污染物的K纸/空气值随着温度的升高而减小。K纸/空气值与有机模拟污染物组分有很大的关系,邻二甲苯的K纸/空气值最小,其次是正十烷、萘、二苯醚、D IBP。K纸/空气值不仅与有机模拟污染物的沸点有关,还与化合物的化学结构、立体化学等因素有关。

线性包装系统关键部件三维冲击谱研究

本文研究线性包装系统关键部件在半正弦脉冲激励下的冲击特性。通过建立二自由度线性包装系统模型,得到冲击动力学方程并数值求解。依据结果得到关键部件三维冲击谱,并进一步讨论了频率比、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件冲击谱的影响规律。结果表明,频率比、脉冲激励幅值和系统参数对关键部件冲击响应峰值影响显著。研究结论为产品包装设计提供了科学依据。

食品包装油墨迁移研究进展

食品安全越来越受到广泛关注,包装材料中油墨引起的食品质量问题频频发生,本文论述国内外包装油墨安全相关的法规及要求,总结国内外油墨迁移研究现状,为今后的食品包装油墨安全提供法律依据和实验指导。

纳米二氧化钛抗菌食品包装复合膜的研究进展

纳米二氧化钛(titanium dioxide,TiO2)具有较好的抗菌作用,且在传统包装材料中有较好的分散性,添加了纳米TiO2的食品包装薄膜具有较好的抗菌效果,能在一定程度上延长食品的保质期。目前,有较多关于纳米TiO2食品包装复合膜的研究,主要是围绕抗菌性,机械性能和安全性等方面展开,研究表明纳米TiO2复合膜的抗菌性受光照影响;复合膜的机械性能、热力学性能和阻隔性等随纳米TiO2的加入有所改变;复合膜中的纳米TiO2可能会迁移到包装的食品中,造成食品安全隐患;制备复合膜时需综合考虑以上因素。本文主要对纳米TiO2的抗菌机理、纳米TiO2抗菌食品包装薄膜的制备和应用、纳米TiO2的迁移研究进展进行概述,旨在扩展纳米TiO2复合膜更好更安全地应用于食品包装。