液晶电视包装件有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术应用于液晶电视包装件的抗压、抗振性能分析和优化设计中。方法应用Ansys Workbench分析软件,建立液晶电视、缓冲衬垫和瓦楞纸箱的有限元模型。模拟包装件在物流运输和仓库堆码时,包装件受压时的变形受力情况,以及运输过程中的振动情况。以包装件的质量、固有频率及最大变形量为目标函数对液晶电视缓冲衬垫进行多目标优化设计。结果经过静压分析,液晶电视缓冲衬垫最大变形量为0.362 mm,包装件所受最大应力为70 339 Pa;经过模态分析,包装件的一阶固有频率为7.7471 Hz。经过优化分析,缓冲衬垫高度和顶部凹槽深度的最佳设计点分别为200.83,19.34mm,与原始设计值相比,包装件各项性能得到了显著提升。结论通过对液晶电视仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低了产品破损率同时节约材料。     

分析天平包装件随机振动仿真分析及优化设计

将有限元分析方法应用于分析天平包装件的模态分析和随机振动的加速度PSD分析,以获得应力分布云图和加速度功率谱密度响应曲线;对缓冲衬垫进行多目标优化设计以获得低成本高性能的缓冲结构。在Solidworks中建立有限元模型,用Ansys Workbench进行动力学仿真,分析包装件运输过程中的变形和振动情况,找出缓冲衬垫的薄弱点,以响应加速度、最大变形量和包装件质量为目标函数对分析天平缓冲衬垫进行响应曲面优化设计。经过响应曲面优化分析,优化值与初始值相比,包装件各项性能得到了提升。通过对分析天平包装件的仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低产品运输途中的破损率,并实现缓冲结构轻量化。     

圆柜内机缓冲衬垫多目标优化设计

目的 基于有限元软件研究圆柜内机包装件静态载荷下的力学特性，并进行多目标优化设计。方法 利用CREO建立三维模型、ANSYS Workbench建立有限元模型，对圆柜内机包装件进行静力学分析。以上缓冲衬垫的5条筋条厚度和2侧壁厚作为设计变量，以上缓冲衬垫的质量、包装件的最大变形量和最大等效应力作为目标函数建立优化模型。基于OSF试验设计方法和Kriging模型，采用多目标遗传算法进行多目标优化设计。结果 优化前的包装件最大变形量为1.511 3 mm，最大等效应力为0.327 6 MPa。优化后包装件的筋条和侧壁厚度显著降低，上缓冲衬垫质量减少了27%，整体强度无显著降低。结论 建立的多目标优化设计方法合理且Kriging模型精度较高，在保证缓冲防护效果的基础上，实现了轻量化设计，降低了包装成本。     

红酒包装跌落仿真分析及优化设计

目的研究红酒包装跌落状态下的应力和变形情况,对缓冲衬垫进行优化设计。方法运用Ansys Workbench建立红酒包装的实体模型,并进行跌落的仿真模拟,根据结果分析包装的受力以及变形情况。以衬垫底座厚度和衬垫壁高度为设计变量,以整体变形、衬垫质量为优化目标,对红酒包装进行多目标优化设计。结果包装件的最大变形量为137.01 mm,优化后的衬垫底座厚度为23.06 mm,衬垫壁高度为183.1 mm。结论在衬垫质量基本不变的前提下,找到了最优方案,进一步提高了对红酒的保护能力,降低了红酒在跌落时的破损率。     

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。     

梯形槽聚乙烯缓冲衬垫结构的有限元优化设计

目的探究梯形槽EPE缓冲衬垫结构的动态缓冲性能,优化缓冲衬垫结构,为后续缓冲结构设计提供科学的参考方案。方法以密度为23 kg/m3的EPE材料为试验对象,对材料样品进行静态压缩试验,数据处理得出应力-应变数据,将其导入Ansys Workbench材料库中,对产品衬垫系统进行有限元冲击模拟。将冲击理论计算结果与有限元分析结果进行对比。保持等效接触面积不变,对不同底角度数和开槽排布方式的产品衬垫系统进行有限元模拟,得出最大变形量、等效应力、速度等数据。结果底角小于70°时,缓冲结构整体刚度过小,导致跌落时产品触底,不能很好地保护产品;当底角大于70°时,度数为85°的缓冲衬垫等效应力最小,为0.0966 MPa,并且产品的速度改变量最小。底角为90°时,1个槽缓冲衬垫变形量最大,为30.282mm,等效应力为0.09681MPa。结论在结构设计时,可将底角85°、1个槽的缓冲结构作为设计的最佳参考值,以实现缓冲材料的减量化设计和最佳的保护性能的目标。     

运用Pro/MECHANICA进行EPE缓冲衬垫的静态和动态压缩分析

为降低包装前期设计成本以及缩短设计周期,将利用最大加速度-静应力曲线初步设计的EPE电脑缓冲衬垫,在Pro/E中进行建模,经过模型简化,通过静态压缩分析和动态压缩分析,最终确定缓冲衬垫的尺寸.     

打印机缓冲包装设计及力学性能仿真分析

为了研究纸浆模塑材料对打印机储运过程中的缓冲作用和力学性能,以打印机为研究对象,设计了打印机的缓冲单元,利用有限元分析软件对打印机缓冲单元静态堆码和动态冲击的力学性能进行了仿真分析.结果表明:打印机堆码单元的静态载荷为744.8 N时,缓冲单元最大应力出现在瓦楞纸箱上,最大应力为0.47 MPa,小于瓦楞纸板的极限应力2.38 MPa.打印机的缓冲单元以角接触跌落时的动态冲击最大,瓦楞纸箱的最大应力为6.25 MPa,超过了其极限应力,但下衬垫和打印机的最大应力分别为0.38 MPa和0.11 MPa,小于纸浆模塑材料和ABS的极限应力2.00 MPa和49.00 MPa.瓦楞纸箱吸收了冲击过程中产生的能量,对内装物起到了很好的保护作用.因此,利用纸浆模塑设计的缓冲衬垫,能够对打印机起较好的保护作用,提高了储运的安全性,更重要的是符合了可持续发展的绿色包装设计理念.     

空气柱衬垫缓冲性能研究

目的对空气柱衬垫的缓冲性能进行分析研究。方法通过动态压缩试验和应力-能量法得到空气柱衬垫最大加速度-静应力曲线,研究其动态缓冲性及承载力。结果得到了空气柱衬垫在不同跌落高度不同厚度的动态压缩试验曲线。结论材料缓冲性和承载能力均随着厚度增大而加强,跌落高度增大,包装件所受冲击载荷也随之增大。研究结果为进行合理缓冲包装设计提供计算依据。     

鸡蛋缓冲包装设计及力学性能分析

目的研究鸡蛋缓冲包装的结构及缓冲效果。方法利用Ansys/LS-DYNA有限元分析软件,对所设计的缓冲包装结构在0.6 m的跌落高度进行角跌落仿真,得到鸡蛋和包装件在与地面接触瞬间、回弹瞬间及跌落结束瞬间的等效应力云图及危险点的加速度曲线,模拟鸡蛋在流通过程中包装件受到冲击和振动时鸡蛋的应力变化,以检验缓冲包装的缓冲效果。结果在跌落过程中,包装件与地面接触瞬间的等效应力最大,为0.784 MPa,小于瓦楞纸板的极限应力;危险点的最大加速度为59g,小于鸡蛋的脆值60g。结论设计的缓冲包装能够起到很好的缓冲效果,可有效提高鸡蛋运输过程中的安全性。     

灶具包装设计及鼓包问题研究

目的设计一款缓冲包装,以解决在实际物流过程中出现的灶具包装鼓包问题。方法采用发泡聚苯乙烯(EPS)与天地盖纸箱相结合的方案对灶具包装进行优化设计;在AnsysWorkbench有限元软件中建立灶具、缓冲衬垫和瓦楞纸箱的有限元模型,通过有限元软件模拟灶具在运输、堆码过程中受压时纸箱的变形情况,并与试验结果进行对比;分析包装的缓冲效果,验证包装方案对产品鼓包的改善情况。结果在压板上施加11 kN压力后,旧方案纸箱整体最大变形量为19.78 mm,在z轴方向,纸箱最大变形量为3.79 mm,在x轴方向,纸箱最大变形量为2.57 mm。新方案纸箱整体最大变形量为9.17 mm,z方向最大变形量为0.50 mm,在x轴方向,纸箱最大变形量为0.32 mm,可见改善明显。玻璃面板、承液盘、底盘等易损部件的实际应力均小于许用应力,且新方案各部件的实际应力低于旧方案,与试验结果相符。结论新包装能够满足灶具在实际流通过程中的缓冲要求,并能有效改善产品鼓包情况。     

钢化玻璃运输包装设计与有限元分析

目的以钢化玻璃为研究对象,设计安全合理的运输包装,并对其保护性能进行有限元分析。方法选择包装材料,设计运输包装各组件的结构及尺寸,利用Pro/E建立运输包装模型,利用Ansys Workbench模型进行静态堆码载荷仿真分析、模态仿真分析、随机振动仿真分析。结果通过静态堆码仿真得到等效应力最大值发生在松木托盘处,为0.506 MPa,远小于松木的屈服极限(10.47 MPa);等效应变最大值为0.0044,换算成包装件变形为2.31 mm,小于包装件允许变形量为4.2 mm;模态仿真分析得到包装件的工作频率为42.2,44.8,51.2,52.6,69.5,69.8 Hz,避开了汽车公路运输车的共振频率2 Hz和10 Hz;在随机振动仿真分析中,包装件在y方向位移为0.037 mm,远小于包装件允许变形量。结论通过仿真分析可以判定所设计的钢化玻璃运输包装方案合理,能够在运输过程中有效保护钢化玻璃的安全。     

吊灯灯罩缓冲衬垫的随机振动仿真分析及实验验证

目的研究吊灯灯罩纤维模塑缓冲衬垫在随机振动激励下结构设计的合理性,及其对产品的保护性能。方法利用Ansys软件对吊灯灯罩纤维模塑缓冲衬垫包装件进行模态分析,获取包装件的固有频率和振型,将路面随机振动激励谱作用于纤维模塑缓冲衬垫包装件进行仿真分析,得到包装件的应力、应变云图和加速度功率谱密度响应曲线等,以此分析其结构设计的合理性以及对产品的保护性能,并进行实验验证。结果灯罩所受应力值远小于灯罩材料所能承受的最大屈服应力值(75 MPa),吊灯灯罩保存完好;有限元分析得到的结果与实测结果一致。结论纤维模塑缓冲垫结构设计合理,强度可满足保护产品的要求;利用有限元仿真分析解决纤维模塑缓冲包装制品的随机振动问题是可靠的,适用于动态环境下同类缓冲制品性能的研究,为缓冲包装产品性能预测、结构设计及优化提供有效分析手段。     

空气垫静态缓冲性能的数值模拟

目的采用有限元数值模拟方法研究空气垫在静态压缩时的力学性能,以便更直观、系统地了解空气垫的静态压缩力学行为。方法以柱状空气垫为对象,建立空气垫的静态压缩物理模型和力学模型,并基于该有限元模型模拟该结构的静态压缩过程,分析结构尺寸和充气压力对其静态缓冲性能的影响,得到空气垫在不同压缩量下的应力分布规律和变形特点。同时,将试验结果与模拟结果进行对比。结果空气垫的变形是从接触钢板的地方开始的,上下位置同时被压缩,有限元分析结果与试验结果吻合良好。结论所建立的有限元模型和数值模拟方法结果准确、合理。     

基于可靠性的智能电子标签壳体方案优化设计

目的为了不影响外包装的总体结构和包装方式,对安装在外包装上的电子标签进行微型化设计。同时,针对电子标签壳体可能由于外部特殊情况造成破损的情况,对其进行可靠性分析。方法通过Ansys软件对基于空间最大化原则设计的壳体的抗压、抗冲击性进行仿真分析。结果在z方向施加了2 MPa的压强下最大变形量为2.8 mm,不能满足抗压性需求,进而提出了基于结构最优化原则的壳体设计方案。经仿真分析,壳体z方向在2 MPa静压的最大变形量为0.2 mm,较优化前降低了2.6 mm。结论智能电子标签经过优化后,具有微型化、高可靠性的特点,满足系统的应用需求。