侧吸式油烟机包装件的跌落分析及优化设计

目的基于侧吸式油烟机包装件的跌落试验与仿真研究,对侧吸式油烟机缓冲包装的结构进行改进设计。方法首先对侧吸式油烟机包装件进行原方案的跌落试验,然后运用Pro/E软件建立三维模型,并利用Workbench和LS-DYNA软件进行跌落仿真分析,最后结合跌落试验与仿真结果,改进缓冲包装的结构设计,进行仿真验证。结果通过跌落试验,观察到底面和侧面衬垫以及油烟机机体都发生了损坏,得到了支撑架零件各个跌落工况的冲击加速度值。对比跌落试验和仿真分析结果,两者误差在9%以内。结合试验与仿真分析结果,对原设计方案进行改进并仿真验证,得到原方案从初始速度值2.97 m/s衰减到0所需的时间为10.3 ms,最大加速度值为43.10g,改进方案的初速度衰减到0需要14.5 ms,最大加速度值为33.41g。结论运用试验和仿真的方法对侧吸式油烟机包装件进行评估,验证仿真结果的有效性,利用仿真分析法指导缓冲包装改进设计,此思路能够为后续类似的缓冲包装设计提供参考。     

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。     

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。     

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。     

基于ABAQUS的液态奶缓冲包装优化设计

目前我国液态奶礼盒的缓冲包装主要采用瓦楞纸板,但其缓冲性能不能满足产品的运输要求。针对上述问题,以某乳制品企业生产的液态奶礼盒的缓冲包装为研究对象,利用SolidWorks绘制包装件的三维立体图,并使用Hypermesh联合ABAQUS软件建立液态奶礼盒的有限元模型,并进行仿真跌落试验;通过分析上衬垫从800 mm处跌落的受力云图和变形云图,找出原有上衬垫的薄弱部位;针对上衬垫的薄弱部位,设计了两种新型的上衬垫,利用AutoCAD和SolidWorks绘制出相应的平面图和三维立体图并进行仿真分析。试验结果表明：两种优化方案的牢固程度均高于原结构,且能满足产品运输要求     

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。     

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。     

古瓷瓶文物的运输包装设计

以一宣德窑古瓷瓶为例,进行文物运输包装设计,并利用 ANSYS 有限元分析软件对 EPE 缓冲衬垫进行了仿真测试,从物理性方面验证包装的可行性,从而为文物的运输提供一种新的包装方案。     

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。     

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。     

液晶电视包装件有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术应用于液晶电视包装件的抗压、抗振性能分析和优化设计中。方法应用Ansys Workbench分析软件,建立液晶电视、缓冲衬垫和瓦楞纸箱的有限元模型。模拟包装件在物流运输和仓库堆码时,包装件受压时的变形受力情况,以及运输过程中的振动情况。以包装件的质量、固有频率及最大变形量为目标函数对液晶电视缓冲衬垫进行多目标优化设计。结果经过静压分析,液晶电视缓冲衬垫最大变形量为0.362 mm,包装件所受最大应力为70 339 Pa;经过模态分析,包装件的一阶固有频率为7.7471 Hz。经过优化分析,缓冲衬垫高度和顶部凹槽深度的最佳设计点分别为200.83,19.34mm,与原始设计值相比,包装件各项性能得到了显著提升。结论通过对液晶电视仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低了产品破损率同时节约材料。     

七自由度缓冲衬垫包装的动力学仿真

目的针对常用四角衬垫的七自由度包装衬垫进行动力学分析,为以后用该类型衬垫仿真奠定基础。方法使用Matlab进行编程产生随机高斯白噪声,并进行滤波处理,然后使用ode15s模块对以能量法建立七自由度的衬垫包装系统进行动力学微分方程求解。结果各支脚的垂直振动位移趋势一致,且数值大小低于8 mm,偏转角位移介于0.006~0.008 rad之间,被包装物垂直位移响应低于6~6.8 mm,验证了在该工况下缓冲衬垫的缓冲特性。结论在该激励作用和包装系统的减振作用下,被运输包装物得到了有效的防护,并且线性趋势和实测相吻合,仿真效果良好。     

吊灯灯罩纸浆模塑缓冲衬垫跌落仿真

目的验证纸浆模塑缓冲衬垫是否具有缓冲性能,能否有效保护产品不受损伤。方法基于吊灯灯罩与纸浆模塑衬垫之间的装配关系,以跌落冲击为环境载荷,采用Ansys/LS-DYNA软件进行高度为1000 mm的跌落仿真分析,获取纸浆模塑缓冲衬垫应力-应变云图、加速度响应曲线等动态特征和相关参数,以此分析吊灯灯罩纸浆模塑衬垫在整个跌落过程中的作用。结果纸浆模塑衬垫凸台发生了变形,作用力由纸浆模塑衬垫向灯罩扩散;整个模型重心点的加速度小于最低点的加速度;整个模型重心点和最低点速度与位移变化符合实际情况。结论纸浆模塑缓冲衬垫通过结构的变形和破坏来吸收外界冲击能量,以及延长作用力时间起到缓冲作用,能在物流过程中对产品进行有效保护。     

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。     

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。     

燃气灶无纸箱热收缩保护性包装结构设计与评价

目的 为打破家电泡沫加纸箱的传统包装形式,大胆创新设计无纸箱小家电燃气灶的热收缩包装,并使用CAE分析方法评价该包装的缓冲性能。方法 根据燃气灶产品特性设计缓冲衬垫结构,以热收缩膜直接紧紧包裹产品和缓冲衬垫的包装形式为评价对象,用Pro/E完成产品建模,导入Ansys Workbench完成跌落仿真分析,最后进行实验评价。结果 仿真结果表明,最大加速度出现在5.6 ms处,最大值为14.86g,小于产品脆值,仿真结果合格;跌落实验后,缓冲衬垫轻微变形,产品完好无破损,该包装方案可行。结论 验证了燃气灶无纸箱的热收缩包装的可靠性,为后续小家电的无纸箱包装提供了新思路。     

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。     

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。     

戴尔笔记本电脑缓冲包装结构设计

目的优化戴尔笔记本电脑Vostro 1440的缓冲包装结构。方法了解产品特性和流通环境,确定缓冲包装材料,提出3个缓冲包装结构改进方案并与原方案进行对比分析,利用Ansys软件对最佳设计缓冲结构和原始缓冲结构进行跌落仿真测试分析。结果采用密度为0.029 g/cm3的EPE为缓冲材料,3个改进方案都不同程度节约了材料的用量并通过了挠度校核,其中方案3用量较少且具有多功能化,在跌落仿真中缓冲效果优于原始缓冲结构。结论产品缓冲包装结构将朝着绿色环保、高效能、低成本、多功能化趋势发展。     

苹果–EPS泡沫系统冲击响应分析

目的 分析苹果在运输包装环境中的抗冲击性能，并优化苹果–EPS泡沫缓冲包装设计。方法 以80 mm果径洛川富士苹果为研究对象，通过万能压缩试验机对苹果进行压缩试验，得到应力–应变曲线。通过ABAQUS/Explicit建立苹果运输包装系统有限元模型，并进行有限元仿真分析，其中发泡聚苯乙烯有限元模型采用Crushable Foam模型，苹果采用线弹性力学模型。模拟苹果在沿轴竖直摆放和沿轴水平摆放2种摆放方式下跌落时的冲击响应，并分析不同厚度、密度为28kg/m³的EPS泡沫的缓冲效果。结果 得出苹果的弹性模量为2.44 MPa、屈服极限为0.38 MPa。通过模拟仿真分析可得出，EPS泡沫能有效减缓运输过程中冲击对苹果的损伤，并以此为基础得到了针对该包装系统的缓冲设计。结论 通过与龙格–库塔数值分析法的对比可以得出，本研究以试验为基础，结合仿真分析能为相关果蔬运输提供数据支持和参考。