某型包装箱跌落动力学仿真分析

目的研究某新型导弹包装箱跌落工况下的冲击动力学响应,校核箱体结构是否满足设计要求。方法采用有限元仿真技术,研究包装箱结构跌落冲击动力学行为。建立箱体结构三维仿真模型,分析水平跌落和棱边跌落等2种工况,得到箱体的应力分布以及加速度响应,进一步对仿真分析结果的可靠性进行试验验证。结果 2种跌落工况下,箱体所受最大应力均小于材料的屈服极限。经跌落试验测试,箱体结构完好,无损伤和变形,试验结果与仿真结果吻合。结论有限元分析结果合理可靠,包装箱结构性能满足设计要求。     

DNAN基熔铸装药榴弹跌落冲击特性与安全性分析

为研究DNAN（2,4-二硝基苯甲醚）基熔铸炸药跌落过程的力学响应,设计了含模拟装药的榴弹跌落试验,应用力传感器测试系统分析了弹体跌落的冲击响应特性。同时,基于有限元方法模拟了DNAN基熔铸装药弹体在不同工况下的跌落过程,得到了DNAN基熔铸炸药受到的应力载荷及冲击加速度过载变化规律。结果表明:通过试验与仿真对比,验证了有限元模拟弹药跌落的可行性;DNAN基熔铸炸药受到的冲击载荷在传递过程中呈现出递减的趋势,作用时间在1~2 ms之间;弹体装药冲击载荷峰值随跌落高度与角度的增加而变大,作用时间近似相同;DNAN基熔铸炸药升温随着跌落高度的增加而增大,整体升温幅度为2.3~5.8 ℃。仿真结果可为DNAN基熔铸装药榴弹跌落安全性设计提供依据。     

基于有限元分析的笔记本纸浆模制品包装改进设计

目的在跌落工况下验证笔记本纸浆模制品对产品的保护性,并进行改进设计。方法使用Creo对笔记本电脑及缓冲包装结构进行初步设计,根据实际的物理跌落试验工况建立跌落仿真模型,通过ABAQUS/Explicit进行仿真分析,得到产品跌落加速度曲线和产品应力应变云图。根据仿真结果进行缓冲包装设计改进,对改进后的方案再次进行仿真分析并进行试验验证。结果初步设计方案的正面跌落加速度达到160.1g,超过规定值120g,且键盘面板塑性应变达到4.95%,存在较大变形风险。纸浆模制品缓冲结构改进后,跌落时正面、侧面和底面的跌落加速度分别为118.5g、98.2g、101.2g,均处于规定值范围内。键盘面板塑性应变降低至0.14%,符合要求。此外,仿真数据与实测结果基本吻合,仿真过程能较好地反映包装制品与产品的跌落碰撞过程。结论通过有限元分析法进行跌落仿真分析,相较于传统的试验法,能快速、准确地找到包装方案的风险点,可为产品的缓冲包装结构改进设计奠定良好基础。     

工控设备缓冲包装跌落试验及其仿真分析

目的研究某工控设备缓冲包装的跌落数值仿真技术。方法建立一种工控设备缓冲包装的跌落仿真模型,从仿真结果中获得跌落加速度曲线和产品的等效应力云图,观察缓冲包装的变形动画;对比缓冲包装的跌落试验,验证了跌落仿真模型;基于验证的跌落仿真模型,研究EPE衬垫尺寸对缓冲包装跌落冲击响应的影响规律。结果跌落仿真与跌落试验的加速度曲线趋势基本吻合,峰值加速度相差仅0.8%;仿真的等效应力云图显示产品满足强度要求,未发生永久变形,与跌落试验结果一致。对EPE衬垫尺寸的跌落缓冲研究表明,相对于缓冲面积,缓冲厚度的大小对跌落加速度具有更为显著的影响。结论建立的跌落仿真模型具有较高的模拟精度,为产品的缓冲包装结构设计及其优化奠定了良好基础。     

弹载加速度记录仪在冲击环境下的失效研究

在弹体侵彻过程中,首先分析高g值冲击对弹载加速度记录仪的影响,得出应力波作用下加载到弹体内记录仪的加速度值,并研究了加速度记录仪壳体、缓冲材料及电路板的动态结构响应,进而提出可能出现的失效模式：壳体结构的失效、缓冲材料缓冲性能的不足、芯片与PCB板相对运动导致芯片的裂纹。针对各失效模式,利用ANSYS/LS-DYNA对记录仪各防护单元进行了数值模拟仿真,得出各防护单元失效的临界冲击加速度值: 电路板失效的临界冲击加速度为1.93×104g,当加载冲击加速度为1.63×105g时,壳体发生屈曲;增大冲击加速度至5.63×106g时,缓冲材料失效。经过实弹侵彻试验,得出记录仪在1.5×105g的冲击加速度下失效。该实验结果对后续弹体实际侵彻弹载记录仪的设计及优化提供数据支撑。     

某型号液晶电视包装件角跌落仿真及屏碎分析

目的 为了提高液晶电视的包装在跌落过程中的保护作用,增加产品安全性。方法 采用三维建模软件Creo建立液晶电视零部件及包装三维实体模型,导入LS-DYNA进行有限元仿真分析,并通过液晶电视跌落试验验证了跌落仿真分析的可行性。基于仿真结果在LS-DYNA中重新建模,有针对性地设计新的包装结构。将改进后的包装件进行相同的跌落模拟,对比改进前后结果。结果 对液晶电视包装件进行角跌落自由落体的工况下的跌落仿真分析,结果显示,改进包装前液晶面板z方向的加速度峰值最大,最大可达到250g,改进包装后各方向峰值都相应减少,其中面板z方向加速度峰值降低了64%,同时液晶面板Mises应力最大值减少了10%。结论 有限元仿真分析能较为准确地反应实际跌落工况,并能获得液晶电视跌落冲击中任一时刻各部件的Mises应力和变形,对包装的设计改进具有指导意义,改进的包装结构能对液晶电视起到更好的保护作用。     

潜载导弹水下发射出筒横向动力学特性研究

导弹在潜艇带速水下垂直发射出筒过程中涉及复杂的力学问题,弹体在出筒阶段受到适配器的约束,并受到其施加的横向支撑反力,使得出筒阶段弹体载荷水平较高。本文依据动量和动量矩定理建立了导弹水下垂直发射出筒过程动力学模型,并对艇速为1.5m/s、2.5m/s时两种横向支撑方式对导弹的出筒过程中的力学特性开展了仿真计算。结果表明：两种横向支撑方式下,适配器方式的出筒姿态较好但是弹体受到的载荷更大,此外气密环-减震垫横向支撑方式下,弹体出筒伴随较大的震荡过程,在今后研究中必须要重视振动问题。     

真空平板玻璃托盘集装包装系统设计与跌落测试验证

目的 对真空平板玻璃进行托盘集装包装系统设计,并进行跌落仿真测试,验证包装方案的可靠性。方法 提出运输包装设计五步法。第1步产品及流通环境调研,得到相关信息;第2步包装方案设计及建模,选用瓦楞纸板、胶合板、EVA泡沫和捆扎带等包装材料,利用SolidWorks软件进行三维建模,建立各跌落工况下的几何模型;第3步有限元模型建立,对各包材选用合适的材料模型,并利用试验测得相关性能参数,在所建几何模型的基础上进行接触设置、网格划分和载荷设置;第4步有限元模型可靠性验证,对模型进行实际试验和相应仿真测试,两者结果对比分析;第5步多工况下仿真测试,涉及跌落、冲击、振动等。结果 展示最具代表性的角、面和棱跌落仿真测试与相应试验结果,最大误差小于10%,验证了有限元模型的可靠性。进一步展示了跌落下各块玻璃的响应加速度,其中峰值加速度远小于真空平板玻璃脆值所允许的加速度,满足防护要求。结论 基于上述运输包装设计五步法,所提出的包装方案满足跌落防护要求,也证实了基于该五步法进行包装防护设计的可行性。     

箱装电子仪器安全跌落冲击数值模拟方法研究

为正确评估跌落冲击对箱装电子仪器可靠性的影响,确定了合理的包装参数和设计流程,科学指导运输与试验,分别采用理论分析和有限元计算方法对箱装电子仪器垂直跌落的情况进行了仿真,得到了垂直跌落条件下电子仪器最大加速度和最大位移随跌落高度与缓冲垫弹性模量变化的规律。结合产品脆值,确定了产品储运过程中的最大堆垛高度,并得到了合理的包装设计流程,从而为有效指导产品包装设计、实体试验和储运安全提供了理论依据。     

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。     

仿生蛛网结构有机硅胶缓冲垫缓冲性能

目的针对高精密轴承缓冲包装垫的缓冲能力不足问题,提出一种新型仿生蛛网结构缓冲垫。方法根据自然界中片状蛛网的形态,确定蛛网结构缓冲垫构型,依据缓冲垫的结构及其径向丝、捕丝等参数之间的关系,建立力学模型和目标优化模型,分析在有限元仿真环境中3种跌落高度下轴承与蛛网结构缓冲垫的应力云图。制作蛛网结构缓冲模具并进行浇铸,完成轴承的跌落试验。结果对跌落试验的数据进行分析处理,可以得到在381、610 mm跌落高度下,轴承所受最大应力并未超出其材料的屈服强度。有蛛网结构缓冲垫比没有蛛网结构缓冲垫时轴承所受的冲击加速度分别下降了86%和78%。结论试验结果可与有限元仿真分析互相验证,为高精密轴承运输跌落过程中的防护提供技术支撑。     

液晶电视包装件跌落仿真及结构优化

目的 在提升液晶电视包装泡沫抗冲击性能的基础上进行结构优化设计,以减少包装成本。方法 利用HyperMesh建立带有包装的液晶电视整机有限元模型,并验证模型的有效性。依据企业跌落标准,采用LS-DNYA开展液晶电视仿真跌落分析,基于仿真结果运用OptiStruct对包装结构进行拓扑优化,最后对比优化前后的结果。结果 仿真跌落分析中,前面和后面跌落工况下液晶电视的加速度峰值最大,分别为220.01g和183.40g。包装结构优化后加速度峰值均有所降低,其中后面跌落工况下降最大,为23.41%,同时优化后的结构相对原始结构质量降低6.73%。结论 经过结构优化后的包装泡沫,有效提升了液晶电视在跌落冲击中的安全性能,降低了生产成本。     

薄型烟机包装实验室测试与跌落仿真分析

目的 研究薄型烟机包装跌落状态下的变形问题,并根据测试及仿真分析结果提出整改方向和具体措施。方法 根据运输包装件跌落试验方法确定导致产品变形的跌落工况,基于Creo和Ansys Workbench软件进行产品包装件跌落仿真分析,得到产品的位移及应力分布。结果 扫频测试共振频率与模态分析固有频率一致,证明了有限元模型建立的正确性;跌落过程中能量守恒证明了分析结果的正确性;最大位移分布于滤网、蜗壳、电机上,最大应力分布于产品外壳上;实验室测试与仿真分析得到的加速度随时间的变化趋势基本相同。结论 分析产品跌落变形问题可采用实验室测试与有限元仿真分析相结合的方法,全面评价产品变形情况和应力集中现象。解决薄型烟机变形问题可通过增加衬垫、改进产品结构等方式实现。有限元模型的验证和分析过程中的能量守恒能够保证有限元分析结果的正确性。     

包装件缓冲特性的有限元仿真可靠性分析

目的研究计算机有限元仿真在缓冲包装研发环节的可靠性。方法利用计算机仿真进行缓冲包装研发,能够较全面地提供所需参数,缩短开发周期,但计算机仿真的可靠性有待进一步验证。通过Ansys Workbench对智能灯泡包装件的缓冲特性进行仿真分析,主要分析包装衬垫的加速度响应,并结合传统的振动与跌落试验进行对比。结果振动、跌落的仿真结果与真实试验的结果误差分别为9%和15.91%,排除客观存在的误差,两者差异在可接受范围内。结论验证了有限元仿真方法在缓冲包装研发环节的可靠性,可为传统的包装研发环节提供新方法。     

木质平托盘抗冲击性能有限元分析及试验研究

目的 以木质平托盘为对象,通过有限元仿真和试验分析影响木质平托盘抗冲击性能的主要因素。方法 用SolidWorks建立木质平托盘的3D模型,利用Abaqus有限元软件,以GB/T 4996—2014为依据进行角跌落试验仿真,分析木质平托盘上木质构件以及托盘钉上产生的应力和位移。为了进行对比,在实验室进行木质平托盘产品的角跌落试验,观察木质平托盘的破坏形式,并测量其对角线长度。结果 有限元仿真与实验室实物试验结果相吻合,验证了有限元仿真分析的正确性和有效性。有限元仿真分析发现钉孔处木质构件和托盘钉产生应力集中并逐渐发生塑性变形,且应力和变形数值随跌落次数的增加而增大,仿真和试验均表明跌落侧纵梁向内侧凹陷且变形最为明显,木质平托盘对角线变化量受跌落次数逐渐变大。结论 木质平托盘抗冲击性能随跌落次数的增加而下降。木质平托盘中木质构件、托盘钉的性能,以及托盘钉紧固件与木质构件的连接强度是决定木质平托盘抗冲击性能的关键因素。     

导弹多点激励振动试验系统动力学仿真

基于一种闭环控制方法,对导弹多点激励振动试验系统进行动力学仿真。通过对整个系统进行合理简化,利用MSC.Patran/Nastran有限元软件对振动试验系统进行模态分析及随机振动分析。最后,计算出各控制点的振动加速度响应谱。结果表明,试验结果与仿真结果基本一致,验证了计算机动力学仿真的正确性。     

基于Ansys的拼装箱力学性能研究及优化设计

目的研究拼装箱有限元模型的建模方法和结构参数对力学性能的影响。方法以某胶合板拼装箱为研究对象,采用有限元软件平台Ansys建立该拼装箱的有限元模型,并通过跌落试验验证该模型应用于拼装箱力学性能仿真的可行性。在此基础上,对拼装箱的3个设计参数(钢边的厚度、胶合板厚度、胶合板材质)分别进行动态跌落测试和静态堆码实验的仿真分析。其中钢边厚度分别是0.4,0.8,1.2 mm;胶合板厚度分别是6,8 mm;胶合板材质为杨木、桦杨木和桦桉木。结果通过动态和静态数值仿真分析,采用6 mm桦杨木胶合板,同时保持钢边为0.8 mm厚度的镀锌钢为最优方案。结论采用Shell 163薄壳单元模拟钢边和胶合板,并用Solid 164实体单元模拟托盘的拼装箱建模方案是可行的。结果应用于拼装箱优化设计中,可得到满足要求且成本最低的方案设计。