组合缓冲包装衬垫的缓冲性能研究

目的为促进缓冲材料的组合应用,对材料不同组合形式的等效缓冲性能进行研究。方法利用缓冲包装设计的理论和知识体系进行公式推导。结果叠置及并置组合后,等效缓冲系数取值区域介于2种组合材料缓冲系数之间;组合等效缓冲系数公式以不同材料的缓冲性能参数及比例参数表达。结论推导过程没有对材料模型进行假设,该组合等效缓冲系数公式具有较强的普适性。该等效缓冲系数公式的提出为组合缓冲衬垫设计及不同种类缓冲材料的合理使用提供了依据。     

EPE / EPS 与蜂窝纸板组合静态缓冲性能的研究

以EPE与蜂窝纸板组合结构和EPS与蜂窝纸板组合结构为研究对象,通过静态压缩试验得到了3种材料和2种组合结构的应力-应变曲线和缓冲系数曲线。对比分析表明,组合结构力学性能得到了改善;较小应力状态下,组合结构分别呈现出EPE和EPS的缓冲性能,且EPE与蜂窝纸板组合结构的缓冲性能优于EPS与蜂窝纸板组合;压缩中间阶段,2种组合结构缓冲曲线基本重合,且接近于蜂窝纸板缓冲曲线;压缩后期,较大应力条件下,组合结构仍有一定的缓冲性能。组合后的材料结合了2种材料的优点,在较小应力和较大应力条件下均具有较好的缓冲性能。     

叠置组合缓冲衬垫设计算例及数值仿真对比分析

目的提出叠置组合缓冲衬垫的设计思路,并对该方法的正确性进行数值仿真验证。方法基于数学思想对叠置组合缓冲衬垫设计方法进行分析,设计线弹性材料模型算例,并获得解析解,最后基于Ansys软件的DTM模块进行数值仿真验证。结果数值仿真结果与解析解的误差为2.1%,验证了叠置组合缓冲设计方法的正确性。结论从数学意义上理解,叠置组合缓冲衬垫设计方法是不确定方程组求解问题,需要通过施加更多的约束条件获得确定的设计结果。Ansys软件的DTM模块可以用于缓冲包装系统的性能评价,是一种简单高效的分析工具。     

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。     

蜂窝纸板/EPE组合材料的动态缓冲性能

对发泡聚乙烯、蜂窝纸板及其组合材料进行动态压缩试验,测试这些材料的动态缓冲性能,目的是考察组合后材料缓冲性能的变化,以及组合方式对缓冲性能的影响。测试结果表明:组合结构兼有两者的优点,对可变载荷的缓冲与防振具有一定的自适应性能力;采用厚度较大的蜂窝纸板有利于提高组合材料对大载荷的缓冲性能;采用一定厚度的发泡聚乙烯可较大幅度地提高组合材料的缓冲性能。     

泡沫塑料/瓦楞纸板组合结构的缓冲性能

目的分析比较不同种类缓冲材料组合结构的缓冲性能。方法将EPS和EPE分别与单、双瓦楞纸板进行叠合,获得4种组合结构件,对上述缓冲材料进行静态压缩试验。结果得到不同材料的应力-应变曲线及缓冲系数曲线。结论泡沫塑料/双瓦楞纸板的应变能大于泡沫塑料/单瓦楞纸板;EPE/双瓦楞纸板的缓冲性能相对于EPS/双瓦楞纸板来说更为优异;泡沫塑料/双瓦楞纸板的最小缓冲系数低于相对应的泡沫塑料。     

蜂窝纸板与瓦楞纸板组合结构缓冲特性研究

通过试验测试了瓦楞纸板、蜂窝纸板及其组合结构的缓冲特性曲线,并将组合结构与另外两种材料的曲线特征进行比较,结果表明,组合结构兼具有两者的优点,对于小幅荷载和较大载荷都有良好的缓冲能力.     

基于Ansys的缓冲材料结构单元

目的研究纸浆模、EPE材料的单元结构与组合结构,以提高其缓冲性能。方法通过Ansys仿真分析单元结构的静态压缩实验,对比不同材料结构单元在静载时的承载能力,在此基础上,建立产品缓冲结构单元模型,运用Ansys/LS-DYNA的Drop Test模块进行动态跌落实验,比较不同材料结构单元与缓冲性能,并通过试验验证。结果验证了组合结构在静载和跌落冲击时的缓冲性能优于单个缓冲结构。结论在缓冲包装中,通过优化缓冲结构单元可提高结构的缓冲能力。     

泡沫和橡胶组合层状结构静态吸能性能研究

目的 提出一种新型的泡沫和橡胶组合层状吸能结构,通过仿真对比分析该结构静态压缩特性和缓冲性能。方法 采用发泡聚苯乙烯(EPS)、三元乙丙橡胶(EPDM)2种材料,以3种不同厚度比(1∶3、1∶1、3∶1)、2种叠置顺序进行组合构建层状结构,应用LS–DYNA进行组合层状结构静态压缩变形特性、吸能特性分析,并与2种材料单独压缩时的特性作了对比。结果 2种材料相互组合的层状结构静态压缩力学特性、吸能能力与叠置顺序无关,与2种材料的厚度比有关。组合层状结构的承载能力、总吸能和平台应力均优于单一EPS的;组合层状的比吸能优于单一EPDM的,比单一EPS的差,是单一EPS比吸能的1/60~1/20。能量吸收率在不同应力水平存在差异,调整EPS或EPDM子层厚度占比可提高组合层状结构的缓冲效率。结论 EPS和EPDM 2种材料相互组合的层状结构具有较大的结构承载能力和吸能优势,可为抗冲击的缓冲系统设计提供新思路和参考价值。     

纸基空间组合材料静态缓冲性能研究

通过对废纸浆与鸡毛组合形成的缓冲材料进行静态压缩实验,获得了材料的静态受力-变形曲线、应力-应变曲线、缓冲系数-应变量曲线及弹性状态方程,为新材料在缓冲包装中的推广应用提供了理论依据.     

正切型弹性体材料的缓冲包装设计

提出一种利用正切型弹性体材料的力学数据进行缓冲包装结构设计的方法,对这种方法的原理进行详细的理论推导,得出计算缓冲垫结构尺寸的关系式。该关系式简单实用,设计出的缓冲衬垫具有最佳的理论缓冲效率。     

EPS缓冲曲线的Matlab/GUI界面设计

目的从缓冲材料应力-应变曲线生成对应的缓冲曲线,并设计一系列软件界面。方法基于图片的像素值,提取已发表文献的缓冲材料应力-应变数据。结果以EPS泡沫材料为例,得到了其缓冲系数-最大应力曲线和最大加速度-静应力曲线,并利用Matlab/GUI得到了用户界面。结论该方法为包装设计提供了有效途径。     

双曲正切函数型弹性体材料的缓冲包装设计

采用以弹性体材料的力学数据进行缓冲馐设计的方法，对双曲正切函数型弹性体材料的缓冲包装设计进行了详细的理论推导，得出了计算缓冲垫结构尺寸关系式。     

产品重心缓冲包装计算机辅助设计法

提出了根据产品重心的不同,合理设计缓冲垫的方法,推导了计算公式,并编出了程序,使缓冲包装设计更加合理精确,从而节省缓冲材料。     

发泡缓冲材料本构模型的CAD应用

在发泡缓冲材料本构模型的理论阐述、模型方程和试验数据的基础上,利用LabVIEW开发了缓冲设计软件。该软件根据用户输入条件自动计算出以缓冲面积、材料厚度为设计目标的缓冲包装设计案例,并且根据试验结果和数学处理,建立缓冲包装设计数据库,用户可以根据需要调用数据进行缓冲设计;同时该软件也提供了数据库扩展功能,用户可以将自己试验得到的某种包装材料的数据存入数据库中,扩展数据库中的材料种类。此软件只需要输入缓冲设计材料、产品信息等基本数据,即可自动计算目标结果,为一些没有试验条件的工程人员的缓冲设计提供帮助,极大提高了设计效率。     

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.     

基于不同防护材料易碎品运输可靠性结构设计

目的研究易碎品在运输包装过程中不同防护材质缓冲包装结构的防护性能。方法通过Ansys Workbench中的模态分析(Modal)和随机振动分析模块(RandomVibration),对模型进行模态和随机振动仿真分析,得到易碎品的各向应力、位移、总应力等,分析对比2种防护材质的仿真结果,选取最优的缓冲方案,并进行随机振动和跌落实验。结果 2种防护材质下缓冲结构都具有良好的防护性能,选择设计的EPE缓冲结构更具有经济环保性,且在随机振动和跌落试验中,包装件没有发生变形和损坏,内容物完好。结论为易碎品低成本、高可靠性的结构设计提供了思路,也为产品性能的预测和运输方案的检测提供了一种分析手段。     

三角瓦楞缓冲衬垫设计及缓冲性能研究

目的针对瓦楞缓冲结构设计未形成完整体系的问题,研究三角瓦楞缓冲衬垫的设计及缓冲性能。方法首先,对三角瓦楞结构件缓冲机理及理论进行分析,得到三角瓦楞结构的缓冲临界承载特性;然后,以三角形支撑结构件为基础,依据三角瓦楞结构缓冲和临界承载特性建立三角瓦楞缓冲衬垫总体方案;最后,将三角瓦楞缓冲衬垫结构设计方法和步骤应用到瓦楞缓冲结构件实际设计案例中,并通过静态压缩测试试验来验证三角瓦楞缓冲衬垫的缓冲性能。结果三角瓦楞缓冲衬垫设计实例表明,三角瓦楞缓冲衬垫设计方案可用于实际瓦楞缓冲结构设计开发中,为瓦楞缓冲结构件设计提供了计算依据。结论得到了应力-应变曲线及三角瓦楞衬垫厚度和承载面积设计方法,可指导实际应用中三角瓦楞衬垫结构的缓冲设计,提升缓冲结构设计的效率。