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。     

电饭煲运输包装设计及跌落仿真分析

为研究电饭煲在流通过程中运输包装的缓冲性能,选择了环保型的缓冲材料发泡聚乙烯(EPE)为缓冲衬垫、AB型瓦楞纸板为外包装箱进行缓冲包装设计。根据电饭煲的规格和缓冲要求,对缓冲衬垫和外包装箱的结构进行了计算和设计,并利用Solidworks软件进行建模,并将其导入ANSYS中,设置各层缓冲包装材料的参数后,进行了自由落体跌落仿真试验;通过分析电饭煲运输包装件与地面接触瞬间的应力分布云图和最大应力曲线,发现在跌落过程中的最大应力出现在外包装箱与地面接触位置,最大应力小于电饭煲材料ABS的极限应力。因此,所设计的运输包装满足产品的缓冲要求,达到了保护电饭煲的目的。     

新型悬浮包装的设计与实现

目的针对现有悬浮包装价格昂贵、难以回收利用的问题,设计一种新型悬浮包装。方法以性能良好的PE薄膜为缓冲材料,以高强度的瓦楞纸盒为缓冲结构,制作新型悬浮包装,并将白炽灯紧固于该悬浮包装中,进行跌落试验,验证其缓冲性能。跌落高度为800 mm,包括1次角跌落、3次棱跌落和1次面跌落。结果试验结果显示试样外包装箱的1个角发生形变,缓冲衬垫完好,产品外观和功能无损,说明该包装件对跌落冲击的防护能力达到设计要求。结论该新型悬浮包装具有结构简单、性能良好、生产成本低、可回收利用等优点,能够满足运输过程对缓冲包装性能的要求。     

高精密轴承套杯式缓冲垫性能试验研究

针对高精密轴承的缓冲包装问题,采用HL-1029有机硅胶制作高精密轴承套杯式缓冲衬垫。先制得HL-1029有机硅胶材料试件,并对其进行单轴拉伸试验;对试验结果进行分析和计算,得出HL-1029有机硅胶作为高精密轴承的缓冲包装衬垫的厚度至少为12 mm。再对以12 mm和17 mm厚有机硅胶缓冲衬垫包装的高精密轴承,进行跌落仿真试验,得到跌落时轴承受到的应力、应变云图。由试验结果可知,HL-1029有机硅胶缓冲衬垫能有效地保护高精密轴承。     

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。     

平板电脑缓冲包装件设计及其力学性能分析

针对平板电脑在物流过程中由于包装不当造成的破损问题,设计了平板电脑的缓冲包装件,并对其力学性能进行了分析。先利用Solid Works软件建立缓冲包装件模型;再通过ANSA软件对缓冲包装件模型进行网格划分,并建立刚性跌落目标面的有限元模型;最后在LS-DYNA中进行跌落高度为0.9 m的自由跌落仿真分析,得到缓冲包装件在接触地面瞬间和反弹瞬间的等效应力云图及其跌落过程中的加速度曲线图。仿真结果表明,所设计的缓冲包装件在跌落过程中的最大加速度为58g,该值满足产品的脆值要求,缓冲包装件可以达到很好的缓冲效果。     

航空轴承PDMS缓冲包装垫的缓冲性能研究

目的针对目前航空发动机主轴轴承无缓冲包装的问题,提出基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作航空发动机轴承缓冲包装的方法。方法依据参考文献对双组份的PDMS进行配比,通过静态压缩试验得到数据,并绘制PDMS缓冲衬垫的缓冲系数-应力曲线,再经计算得到缓冲垫的最小厚度值,并依此为依据对航空轴承进行浇筑包装,通过模拟产品在运输过程中的跌落试验,验证以PDMS材料制作缓冲衬垫的可行性。结果当PDMS垫层厚度为30 mm时,轴承受到的冲击加速度均小于1.1 km/s~2。结论该方法能够为航空轴承提供保护作用。     

高脚杯缓冲包装力学性能有限元分析

目的研究设计的包装结构对高脚杯的缓冲效果。方法建立高脚杯缓冲包装件实体模型,导入Ansys/LS-DYNA中,确定材料的性能参数及边界条件,进行跌落仿真,分析仿真结果。结果根据跌落仿真得到的应力云图,分析在跌落和回弹过程中包装件及内装物的应力变化,通过对最大加速度进行分析表明,设计的缓冲包装结构能够使高脚杯的最大加速度在80g以下。结论设计的缓冲包装满足产品脆值要求,达到了缓冲包装的效果。     

电磁炉包装件的振动特性仿真分析

考虑到泡沫衬垫材料的非线性特性,应用有限元软件ANSYS Workbench的瞬态动力学模块,对电磁炉包装件在运输过程中的振动特性进行了计算机仿真,得到了包装件的加速度及缓冲衬垫的动态应力-应变云图,并通过定频振动试验,验证了仿真结果的准确性。     

缓冲包装跌落仿真误差分析

目的研究Ansys/LS-DYNA DTM模块跌落仿真分析与经典缓冲包装设计方法之间的误差,并分析阻尼及摩擦因数对仿真结果的影响。方法基于经典缓冲包装设计方法,分别设计线弹性与双线性材料为缓冲材料的产品-衬垫系统;利用Ansys/LS-DYNA DTM模块对线弹性与双线性缓冲材料的产品-衬垫系统进行跌落分析,对比分析理论设计与仿真分析结果。结果对于线弹性材料与双线性缓冲材料的产品-衬垫系统,Ansys/LS-DYNA DTM模块跌落仿真分析与经典缓冲包装理论设计之间的误差均在5%以内。系统阻尼的增加导致所受最大冲击加速度减小;摩擦因数对所受最大冲击加速度影响较小;线性粘滞系数的增加导致所受最大冲击加速度增加。结论对于一般的工程应用,Ansys/LS-DYNA DTM模块跌落仿真分析方法与经典缓冲包装设计方法之间的误差在允许范围内。     

高硼硅玻璃沙拉碗缓冲包装跌落仿真分析

目的 研究高硼硅玻璃沙拉碗跌落冲击时的应力和变形情况,为沙拉碗安全包装提供参考。方法 运用Pro/E软件和Ansys软件建立沙拉碗及其缓冲包装三维有限元模型,对有无缓冲包装以及不同跌落高度和跌落姿态分别进行跌落仿真模拟,获取沙拉碗跌落冲击过程的应力、变形和加速度分布及变化规律。结果 沙拉碗跌落冲击时,最易损坏的部位在上部边缘、底部缓冲包装棱边及角的冲击部位;无缓冲包装时最大应力和脆值分别为76 MPa和1.84×105g,有缓冲包装时的最大应力和脆值分别为0.139 MPa和73.5g。结论 对沙拉碗进行包装设计时,应加强对上部碗口边缘部位和缓冲垫边角的保护;缓冲包装结构对沙拉碗起到了明显的保护作用,该研究为高硼硅沙拉碗缓冲包装的理论研究和结构优化设计提供了参考。     

适于电商物流蛋类产品的包装设计

目的研究EPE材料包装电商物流鸡蛋的缓冲结构。方法采用EPE材料,设计圆形、方形和梅花形等3种蛋托缓冲结构,外包装采用瓦楞纸箱,利用跌落试验机对包装件进行模拟跌落试验。结果通过对3种包装进行跌落试验,得到最大响应加速度分别为31.26g,43.76g,46.25g,均小于鸡蛋的脆值50g,其中圆形蛋托跌落的最大响应加速度最小,对鸡蛋的保护性最好。结论只要EPE缓冲结构设计合理,完全能够满足蛋类产品的电商物流包装要求。     

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。     

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。     

蜂窝状瓦楞纸板的研究

将多层瓦楞纸板粘合制成蜂窝状瓦楞纸板衬垫，替代泡沫塑料缓冲衬垫材料，经研究结果表明：蜂窝状瓦楞纸板具有较高的垂直抗压强度，且抗夺强度随纸板百和宽度的增加而呈近似线性增加；随纸板高度的增加而降低，但降低幅度不大。蜂窝状瓦楞纸板具有一定的缓冲性能，尤其适用于家电产品、小型机电产品、陶瓷制品等较重产品的缓冲包装，可以根据不同产品的外形特征设计缓冲衬势，以替代泡沫塑料衬垫。从有利于环境保护，适应全球性的绿     

发泡聚乙烯醇缓冲特性研究

开展了干态发泡聚乙烯醇(PVOH)平面及轴向压缩试验、SEM试验和饱和吸水后的发泡PVOH的静态压缩试验研究。结果表明:发泡PVOH的缓冲性能因其加工方向不同而略有不同,发泡PVOH的轴向承载性能略高于其平面承载性能;干态发泡PVOH压缩后基本不具有回弹性,压缩后泡孔孔壁弯曲,泡孔减小,泡沫变得密实,其压缩应力-应变曲线呈线弹性区、平台区和密实化区;饱和吸水后的发泡聚乙烯醇承载性能明显减弱,压缩回弹性增强。因此,发泡PVOH适合于易于污染环境的液态药品或危险品的缓冲外包装,当液体产品的内包装破损后,发泡PVOH可迅速吸收液体以防泄漏,可以起到缓冲的效果。     

魔芋葡甘聚糖缓冲包装材料的制备及性能

目的以魔芋葡甘聚糖(KGM)为原料,制备新型的可生物降解的缓冲包装材料并研究其性能。方法采用冷冻干燥法制备缓冲包装材料,利用扫描电镜和静态压缩实验来分析KGM质量分数、冷冻温度、冷冻时间对缓冲包装材料泡孔结构及力学性能的影响。结果随着KGM质量分数的增加,缓冲包装材料的孔隙率降低,但孔径、弹性模量和屈服强度增大,材料的密实化阶段也有所提前;随着冷冻温度的降低,缓冲包装材料的孔隙率、孔径均降低,但弹性模量和屈服强度增大,同时材料的密实化阶段有所提前;随着冷冻时间的延长,缓冲包装材料孔隙率几乎没有变化,孔径略有增大,材料的力学性能变化不明显,弹性模量和屈服强度略有降低,材料的密实化阶段有所推迟。结论 KGM质量分数为3%,冷冻温度为-20℃,冷冻时间为12 h时,KGM缓冲包装材料的最小缓冲系数为2.79,最大静应力为0.156 MPa,其最小缓冲系数及其对应的最大静应力与低密度发泡聚苯乙烯相近,具有实际应用的潜力。     

蜂窝纸板缓冲曲线特征分析

分析了典型缓冲材料与蜂窝纸板力学模型的应力-应变曲线及缓冲系数-最大应力曲线特征,并提出了利用缓冲系数-最大应力曲线设计蜂窝纸板缓冲衬垫的方法。研究结果表明:典型缓冲材料的应力-应变曲线呈现单调递增趋势;蜂窝纸板的应力-应变曲线特征比较复杂,分为线弹性阶段、屈曲变形阶段、密实化阶段;蜂窝纸板的缓冲系数-最大应力曲线不规则,线弹性阶段的缓冲系数较大,缓冲效率不高,在该阶段可以与其它缓冲材料组合使用,屈曲变形阶段的缓冲系数及应力均较小,缓冲效率较高,但需要跨越峰值应力,在该阶段衬垫设计按照线弹性阶段的峰值应力计算,密实化阶段的材料承受应力较大,不利于保护产品。预压后的蜂窝纸板损失了部分承载能力,其缓冲系数-最大应力曲线平滑,因而其衬垫可按照经典缓冲衬垫设计方法进行设计。     

电脑主机缓冲包装结构缓冲效果的高速摄像评价

为了评价电脑主机缓冲结构的缓冲效果,利用高速摄像测量方法,对电脑主机运输包装件冲击实验进行了冲击响应分析,研究了电脑主机包装件中EPE缓冲垫对电脑主机的防护作用。实验中分别取5,10,15 cm 3个跌落高度,利用跌落冲击瞬间缓冲垫、主机、水平滑台三者冲击作用的瞬态图像,通过采集图像进行处理和分析,得到了电脑主机的位移-时间、加速度-时间曲线以及水平滑台的加速度峰值和衬垫冲击传递率。结果表明,随着冲击高度的增加,电脑主机加速度响应随之增大,缓冲垫的冲击传递率达到50%左右,显示出EPE缓冲结构具有显著的缓冲效果。