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。     

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。     

基于Hyperworks/LS-Dyna的包装件跌落仿真及包装优化

目的 针对嵌入式洗碗机的包装设计方案进行跌落仿真分析,进一步优化降低方案成本,得出符合生产制造的轻量化设计理论。方法 首先使用Hypermesh与LS-DYNA进行联合仿真,模拟包装件六面工况下跌落的响应情况;其次使用OptiStruct优化模块对下衬垫进行拓扑优化设计,根据衬垫变形情况设置合理优化工况,优化的约束条件加入衬垫制造约束,得到满足包装需求的最轻量化的方案。结果 优化后的最终方案可制造性加强,成本降低1.1元,且优化前后试验采集的易损件响应加速度有不同程度降低,达到优化目标。结论 轻量化设计理论在包装领域具有普适性,设计完成后,可以通过拓扑优化的技术路线进一步优化设计方案,降低包装成本,达到降本增效的目的。     

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。     

单晶硅片循环包装设计与可靠性分析

目的 以某公司M10型单晶硅片为研究对象,基于缓冲包装六步法及4R1D原则设计安全经济的单晶硅片循环包装方案。方法 使用Creo软件建立3D模型,利用ANSYS LS-DYNA进行堆码跌落仿真,结合跌落试验结果验证包装的可靠性。结果 动态跌落仿真在角跌落工况下,跌落角产生最大应力为34.42 MPa,小于包装箱许用应力40 MPa;产品最大响应加速度为38.71g,发生在棱跌落工况,小于产品脆值50g。试验与仿真平均误差为8.30%,在450mm跌落高度下。使用此循环包装方案,产品整体破损率降低了8.02%。结论 此循环包装的安全性、便利性和经济性优于现有一次性包装的。     

基于惯性释放多工况拓扑优化泡沫缓冲包装结构

目的 在跌落冲击工况下,对风管机包装泡沫进行优化设计,得到缓冲性能可靠的泡沫优化方案,以降低包装成本.方法 通过OptiStruct与LS-DYNA联合仿真,建立带有包装的风管机整机有限元模型,并通过跌落实验验证有限元模型的准确性.获取所有工况泡沫载荷响应;其次通过OptiStruct开展拓扑优化,同时施加多工况载荷,并以惯性释放法作为边界条件,最后得到满足所有跌落工况要求的轻量化优化方案.结果 新泡沫方案较原方案质量减少了30％,各跌落实验工况加速度峰值均有所下降,产品跌落实验合格;仿真与实验加速度峰值相似度达到90％以上,泡沫失效位置一致.结论 结构拓扑优化方法可以在保证包装结构可靠性的前提下,降低包装成本.     

基于Ansys Workbench的投影仪运输包装仿真分析

目的为某型号投影仪设计运输包装,并检验该方案的防护性能和安全性能。方法运用有限元软件并进行相关试验,对投影仪包装件进行模态分析、随机振动分析和跌落分析。结果在随机振动仿真分析中,包装件前6阶固有频率均大于25 Hz,避开了公路和铁路运输的共振频率范围,不会发生共振;最大等效应力为4.628 MPa,最大变形量为1.526 mm,各部件应力和变形量均在安全范围内,符合抗振强度要求。在跌落仿真分析中,投影仪裸机跌落时的镜片等效应力最大值为123.49 MPa,超过了玻璃的许用应力(28 MPa),镜头发生破裂;投影仪运输包装跌落时,镜片上等效应力最大值降低为2.1728 MPa,其余部件应力值均未超过对应材料的屈服强度,符合抗冲击强度要求。结论根据分析结果,采用EPE发泡塑料和E型瓦楞纸板的运输包装方案结构设计合理,能够在运输过程中对投影仪起到保护作用,具有一定的可行性。     

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。     

凹凸棱设计对航空运输箱抗冲击性能的影响

目的 针对一种新型的航空运输箱体,研究在箱体跌落时,凹凸棱耦合结构中凸棱高度和凸棱角度对箱体最大变形量的影响,对箱体进行模态分析和随机振动分析,探究在空运状态下箱体的变形情况.方法 采用CATIA建立航空运输箱体设计的实体三维模型,参考多种机型货舱门高度,利用有限元软件Ansys进行箱体在搬运过程中从货舱门高度跌落的分析,对运输箱进行模态分析,并探究在空运过程中随机振动时的最大变形和等效应力,研究在3种面跌落、3种棱跌落、1种角跌落共计7种跌落工况情况下箱体的最大总变形量和受到的等效应力,并利用Matlab软件建立插值曲面,寻找最优设计.结果 所有设计方案中,箱体受到的最大等效应力均不会造成材料的破坏,在凸棱高度为20 mm,凸棱角度为0°时,箱体的平均最大总变形量最小.结论 确定了此种空运箱体在空运过程中不会产生大变形,且最大变形量小于无凸棱设计箱体,可作为最优设计方案投入后续制造与使用.     

长虹某型电视机包装的跌落冲击响应分析

利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立长虹电视带包装的参数化有限元模型,对电视裸机与带包装两种工况下的跌落仿真模拟和跌落实验;获得两种工况下跌落冲击地面时的等效应力分布和独立部件加速度峰值曲线;分析跌落冲击时包装对电视机独立部件加速度峰值的弱化程度.为产品结构改进和包装设计提供可靠的参数.     

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。     

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。     

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。     

框架式灯具缓冲包装结构设计

目的 在绿色包装设计的新要求下,改进传统塑料包装方案,以框架式灯具的安全运输为例,设计一种面向框架类产品的全瓦楞纸板的绿色缓冲包装.方法 以缓冲包装六步法为依据,利用平面材料立体化造型设计方法,设计全瓦楞纸板缓冲包装结构,并利用E和B型瓦楞纸板分别制作出2套结构尺寸相等的缓冲包装.根据ISTA-1A标准对2组包装件进行跌落试验,通过安装在灯具上的传感器测试的数据及包装件的变形,研究瓦楞板厚度对包装件缓冲性能的影响,综合评价包装件的缓冲性能.结果 对2套不同厚度的瓦楞纸板缓冲包装结构,分别进行一角、三棱、六面的跌落测试,得出了相应加速度-时间曲线和包装件变形图.结果 表明,跌落过程中灯具系统的最大加速度为684.17 m/s2,小于灯泡脆值(784 m/s2),并且灯架未变形,灯泡及配件均未损坏,B型瓦楞板制作缓冲包装结构在试验后相对于E型瓦楞板制作的变形更小.结论 2套全瓦楞缓冲包装具有良好的缓冲性能,厚度大的纸板具有更好的缓冲效果,能有效缓冲框架灯具在物流运输过程中所受到的冲击,适用于装卡在其他框架类产品的两端,具有较好的使用价值和应用前景.     

落地镜缓冲包装设计及仿真分析

目的 基于落地镜的物理特性和运输环境,采用SolidWorks软件建立包装件模型,设计一款满足多款式落地镜使用的包装产品,并提供一种新的包装设计思路。方法 应用Ansys Workbench软件对模型进行仿真,完成模态分析和随机振动仿真分析,应用Ansys Workbench内置的显示动力学插件进行包装件的跌落仿真分析,检验设计的合理性和可行性。结果 对比分析结果可知,新包装件受到冲击时的变形量远小于旧包装件的变形量,且分布均匀,落地镜受其影响而破损的概率极低。在跌落仿真中,旧包装件中落地镜铝合金下边框受到的等效应力为42.158 MPa,大于玻璃镜子的许用应力(28 MPa),导致包装件中的落地镜破损;在新包装件中,铝合金下边框受到的应力小于28 MPa,落地镜不会发生破损。结论 文中设计的落地镜蜂窝纸板箱加聚乙烯泡沫的包装箱具有合理性,其防护性能不仅优于原包装箱,且适用范围更广,证明该设计思路可行。     

基于有限元法的电热水器缓冲衬垫轻量化设计及优化

以某品牌电热水器缓冲衬垫为对象,对其进行了裸装水平堆码下的静力分析,结果表明,衬垫结构安全可靠。为了节省材料,对衬垫结构进行了轻量化改进设计,研究发现这种改进措施有效。同时,为了获得这种改进措施下的最佳设计参数,对其进行了多目标优化设计,并得到了一组最优解,使得优化后的衬垫在保证结构安全的情况下,其质量较原始结构下降了1.32%。     

基于ANSYS/UG对企业某系列滚筒洗衣机包装顶盖的改进设计

使用UG建立合适的模型设计,同时运用 ANSYS有限元软件,对滚筒洗衣机台面板进行应力仿真分析,获得最大应力分布规律,在此基础并根据实验和售后数据,改进了原顶盖的结构,它能够分散台面板受到的集中应力,降低滚筒洗衣机台面板变形、破损等问题,为企业提高经济效益.