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。     

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。     

空调缓冲衬垫有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术运用于空调包装件的静态堆码和跌落冲击性能分析和优化设计中。方法运用有限元分析软件,建立空调、缓冲衬垫的有限元模型。模拟包装件在静态和动态下的变形受力状况。以衬垫体积最小为目标函数,以衬垫及空调的最大应力值和变形值控制在许用值范围内为边界条件,对缓冲包装衬垫长光面省料槽的开槽宽度和长度进行尺寸优化。结果经过静压分析,缓冲衬垫变形量的最大值达到0.97mm,包装件受到的静应力最大值为1.56MPa;经过跌落分析,空调的最大加速度为493 m/s~2,空调外壳受到的最大静应力达到2.3 MPa;衬垫最大应力为1.12 MPa,衬垫应变为0.6%;经过优化分析,省料槽宽度约为26 mm,长度约为141 mm,分析表明衬垫设计满足缓冲防护要求。结论通过仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,在节约材料的同时能有效保护内装产品,可满足运输包装轻量化设计需求。     

蠕变对发泡聚乙烯缓冲性能影响的研究

目的研究发泡聚乙烯(EPE)缓冲衬垫在受到内装产品长期静态压载后的缓冲特性变化规律。方法设定2个不同负载(15.3,22.2 kg)模拟某一类电子产品自重,并设置对照组,预载时间为72 h,进行静、动态缓冲特性实验,对比分析EPE产生不同程度的永久变形后,在不同预载量下的应力-应变曲线、最大加速度-静应力曲线及缓冲系数-最大应力曲线。结果预载使EPE静压的屈服阶段变短,吸能特性降低,最小加速度增大,最小缓冲系数增大。结论蠕变会显著降低EPE的缓冲性能,在对发泡材料进行缓冲特性研究时,应增加对材料初始形态的预处理,使其更加符合实际使用状况。     

物资空投包装缓冲设计与分析

目的介绍空投包装缓冲方案设计,包括钢丝绳隔振缓冲系统设计和泡沫衬垫缓冲系统设计,便于更好地选取适宜的缓冲材料和缓冲形式,确保空投的安全可靠。方法针对物资在空投时开伞与着陆等2种冲击工况进行有限元分析计算。根据2种工况所受最大冲击,开展空投包装缓冲方案设计。结果着陆瞬间的最大应力为4.8 MPa,最大位移为0.666 mm;反弹过程中的最大应力为13.3 MPa,y向最大位移为5.49 mm;冲击隔振计算和缓冲衬垫结构校核均通过。结论采用内部泡沫衬垫缓冲、外部钢丝绳隔振的空投包装缓冲方案,缓冲性能优良,满足空投后内装物资完好的设计要求。     

大平面液晶显示器的缓冲包装结构设计与研究

利用缓冲包装设计"六步法",研究某大平面液晶显示器的缓冲保护包装结构设计问题.提出了瓦楞纸板、EPS、EPE和纸浆模塑缓冲保护设计方案,并制作了EPS(保利龙)缓冲保护的样品.实验发现了底部右侧衬垫破损以及显示器面板翘起的新问题,根源在于缓冲衬垫厚度过大、EPE发泡颗粒不均匀以及变形过大等.对缓冲包装结构进行改进设计,最终满足了产品缓冲保护要求.为大平面电子产品的缓冲保护结构设计进行有益的探索,提供了成功的案例.     

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.     

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。     

EPO材料缓冲性能的探究

目的通过试验对比EPE,EPS,EPO等3种材料缓冲性能的优劣。方法对一定规格的3种材料试样进行静态压缩试验、动态压缩试验,并结合Ansys有限元仿真技术,进行数据处理分析。结果在静态缓冲特性试验中,当材料所受应力大于3.5 kPa且小于180 kPa时,EPO与EPE及EPS的静态缓冲性能系数大小关系为EPEEPOEPS;当应力小于3.5 kPa或者大于180 kPa时,EPO的静态缓冲系数最小,即此时EPO的静态缓冲性能优于EPE和EPS。从动态缓冲特性试验中可知,静应力小于10 kPa时,3种材料的缓冲性能大小为EPSEPOEPE;当静应力大于14kPa时,缓冲性能大小排序为EPSEPOEPE;静应力大小介于10 kPa和14 kPa之间时,3种材料具有相似的缓冲效果。EPO材料动态缓冲特性处于EPE以及EPS之间,当静应力较大时,EPO呈现出与EPE更相近的性能,缓冲性能较EPS有所提升。结论经测试比较,EPO材料具有较好的缓冲性能,某些环境下可以作为新缓冲包装材料使用,未来有较好的发展前景。     

正棱台缓冲垫结构参数对静态缓冲性能的影响

目的研究不同结构参数的正棱台缓冲垫(EPS)在接触面积相同且体积相同时静态缓冲性能的差异。方法以发泡聚苯乙烯(EPS)为试验材料,设立10组接触面积相同,体积相同,厚度及斜面倾角不同的正棱台结构样本,利用万能材料试验机对10组样本进行静态压缩试验,得到10组不同结构参数的应力-应变曲线、应变能-应变曲线、应变能-应力曲线及缓冲系数-静应力曲线。结果随着斜面倾角的增大,缓冲垫的刚度逐渐增大,能量吸收增大,当斜面倾角大于等于70°后,缓冲性能基本相同;在缓冲垫受到同等冲击强度条件下,斜面倾角为80°时正棱台缓冲垫的缓冲性能最好,应变能最大,且其产生的变形量及应力均小于普通六面体缓冲垫。结论在包装设计过程中,可将接触面的侧面设置为80°倾角,按照此结构设计包装,产品更安全,接触部位厚度可降低25.12%,真正实现了降本增效。     

某型包装箱的低密度聚乙烯缓冲结构设计与分析

目的 基于低密度聚乙烯材料设计一种包装箱的缓冲结构,以满足冲击加速度的设计要求。方法 采用低密度聚乙烯材料对应的最大加速度-静应力曲线进行理论计算,设计出包装箱缓冲结构的初始模型,运用Ansys Workbench有限元仿真软件对包装箱整体进行水平跌落仿真,并对仿真结果进行分析。结果 当缓冲垫设计厚度为75 mm时,包装箱整体跌落后受到的最大冲击加速度低于40g,满足设计要求。结论 基于低密度聚乙烯材料设计的缓冲结构能够对包装箱提供有效的缓冲防护,缓冲性能满足要求。     

异型缓冲垫的静态缓冲性能

目的研究异型缓冲垫的静态缓冲性能,明确其与普通缓冲垫的性能差异。方法以发泡聚苯乙烯(EPE)为试验材料,将其切割成正棱台异型缓冲垫;利用万能压力试验机分别对等效面积相同但侧面倾角不同的试样进行静态压缩试验;绘制应力-应变曲线、能量吸收曲线和缓冲系数曲线;将上述曲线与正六面体普通缓冲垫数据进行对比。结果异型缓冲垫较普通缓冲垫刚度小,且侧面倾角越小刚度越小。在相同应力水平下,异型缓冲垫与普通缓冲垫的能量吸收基本相同;在相同应变水平下,异型缓冲垫的能量吸收小于普通缓冲垫。载荷不大时,异型缓冲垫的缓冲系数小于普通缓冲垫,随着应力水平的增加,两者间的差距呈减小趋势。结论异型缓冲垫的静态缓冲性能与普通缓冲垫有明显区别,在缓冲包装设计时应根据实际情况进行充分考量,以免造成过度包装或欠包装。     

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。     

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。     

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。     

EPE泡沫塑料在多次冲击下的缓冲性能

目的预测并分析多次冲击下EPE缓冲材料的缓冲性能。方法应用应力-能量法得到并分析多次冲击下的缓冲曲线,评价EPE缓冲材料的缓冲性能变化。结果 EPE试样在经受多次冲击后,厚度会减小,缓冲性能会下降。结论在缓冲包装设计中,要充分考虑环境因素,根据物流环境条件适当增加缓冲垫厚度,使产品得到充分防护。     

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。