基于 Ansys Workbench 的整体包装件动态缓冲特性仿真分析

目的探索整体包装件的仿真分析方法。方法首先对整体包装进行定频振动试验分析,得到产品响应加速度曲线,然后建立整体包装件的有限元模型,运用有限元软件Ansys Workbench中的瞬态动力学模块(Transient Structural)对其进行了振动仿真分析,得到了包装件的响应加速度、总体位移、等效应力、各向应力等结果。结果由仿真所得响应加速度及试验结果的对比验证了仿真的可靠性,并对缓冲衬垫的动态缓冲特性进行了分析,发现缓冲衬垫内侧承受了较大应力,在振动过程中起主要缓冲作用,而上部护角衬垫外侧边角稳定性稍弱。结论可采取增加厚度的优化措施来提高缓冲保护功能,为非线性材料整体包装件的有限元仿真分析提供了一种可行的创新方法。     

步进电机驱动器和EPE衬垫配合间隙与振动关系

目的 为确定步进电机驱动器和EPE衬垫的配合间隙与振动的关系.方法 选取步进电机驱动器为研究对象,以密度为20,28,32 kg/m3的EPE衬垫为隔振包装,研究对象与衬垫在垂直方向的配合间隙为?4,?2,0,2,4 mm.定制木质夹具的密度为32 kg/m3,配合间隙为?4 mm的EPE衬垫模型,参照ASTM-D4169随机振动试验部分的PSD功率谱密度曲线,进行随机振动试验分析.依据试验结果,修正该包装件的仿真模型、接触方式、网格划分等,仿真结果与试验结果的RPSD曲线吻合程度良好.依据该包装件的仿真设置,对密度为20,28 kg/m3的系列配合包装件进行仿真分析.结果 同一密度EPE衬垫,间隙配合比过盈配合振动强度低,0 mm配合的RMS值最小,振动强度最低.同一配合间隙,过盈配合时,EPE衬垫密度越低,RMS值越小,振动强度越低;间隙配合时,EPE衬垫密度越高,RMS值越低,振动强度越低.结论 采用EPE衬垫包装步进电机驱动器时,在同密度衬垫和同量级的外界激励下,0 mm配合隔振性能最佳,间隙配合隔振性能优于过盈配合.     

分析天平包装件随机振动仿真分析及优化设计

将有限元分析方法应用于分析天平包装件的模态分析和随机振动的加速度PSD分析,以获得应力分布云图和加速度功率谱密度响应曲线;对缓冲衬垫进行多目标优化设计以获得低成本高性能的缓冲结构。在Solidworks中建立有限元模型,用Ansys Workbench进行动力学仿真,分析包装件运输过程中的变形和振动情况,找出缓冲衬垫的薄弱点,以响应加速度、最大变形量和包装件质量为目标函数对分析天平缓冲衬垫进行响应曲面优化设计。经过响应曲面优化分析,优化值与初始值相比,包装件各项性能得到了提升。通过对分析天平包装件的仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低产品运输途中的破损率,并实现缓冲结构轻量化。     

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。     

笔记本电脑的纸质缓冲包装设计

目的研究瓦楞纸板缓冲材料包装某品牌笔记本电脑的方法。方法利用Pro/E软件为电脑机身设计3套缓冲衬垫结构,并进行对比分析,确定最佳设计,利用Ansys软件对最佳设计缓冲结构包装件的静态压缩、模态、跌落等特性进行仿真测试分析。结果该缓冲结构衬垫吸收了大部分的应力,模态分析没有发生共振,包装件的加速度峰值小于笔记本电脑的脆值60 g。结论只要缓冲结构设计合理且选配材合适,瓦楞纸板完全能够满足笔记本电脑及类似电子设备的绿色缓冲包装需求。     

包装件中易损零件的振动规律

根据包装件动力学模型,导出包装件受简谐激励时的易损零件振幅公式。先不考虑零件阻尼,分析衬垫阻尼比和刚度比对易损零件振动的影响,然后分析易损零件的质量比和阻尼比对自身振动的影响。在上述分析的基础上,总结了易损零件振动的基本规律。     

随机振动下产品包装系统传递路径分析

实验研究不同激励谱型、不同振动等级、不同缓冲衬垫厚度和不同衬垫分配方式下产品包装系统的振动响应规律,利用工况传递路径分析法（OTPA）量化随机振动下产品包装系统各传递路径的振动贡献量。结果表明：当振动等级较高时,包装件出现轻微跳动现象,系统振动响应增大,共振频率略微减小;随着缓冲衬垫厚度的增加,系统共振频率减小,不同激励谱下关键元件的加速度响应功率谱密度（PSD）有所差异,振动响应与系统共振频率处的激励能量大小有关,衬垫厚度对各路径的振动贡献量影响较小;衬垫分配方式对关键元件上的响应 PSD 影响较大,不同衬垫分配方式可调节各传递路径的振动贡献量大小;当缓冲衬垫面积均匀分配时,利用 OTPA 方法识别出系统的主要振动贡献路径,将其定义为关键振动传递路径,关键元件的响应与关键振动传递路径在共振频率附近的振动贡献量紧密相关,缓冲包装设计应重点关注关键振动传递路径的减振设计。研究结果为进一步研究缓冲包装设计方法提供理论支撑。     

猕猴桃的模拟振动实验及特性研究

目的研究猕猴桃在运输过程中振动特性以及机械损伤的影响因素,为增强水果运输包装的防护性提供可靠的理论依据。方法通过扫频振动实验检测猕猴桃的共振频率;基于正交实验分析法进行猕猴桃的定频振动实验,分析振动加速度、包装缓冲材料、振动时间和堆码层数等因素对表面损伤指数和振动传递率的影响,从而获得造成猕猴桃机械损伤的敏感因子。结果当振动加速度为0.15g时,猕猴桃的共振频率为85.2Hz;采用纸屑作为缓冲材料的整体包装,猕猴桃的受损程度最小,其振动传递率也较小。结论对表面损伤指数和振动传递率影响最大的因子均为缓冲包装结构,纸屑衬垫和EPS衬垫的缓冲性能优于PET衬垫。振动传递率越大,表面损伤指数越大。     

泡沫材料动刚度及阻尼系数的声阻抗管测量方法研究

提出了泡沫材料动刚度和阻尼系数的声学测量分析模型,建立了相应的实验测量系统。对2种铝板泡沫缓冲结构的动刚度和阻尼系数进行了实验测量和计算分析,结果表明:可以根据声阻抗的测量结果,分析计算得到泡沫材料的动刚度和阻尼系数;铝板泡沫缓冲结构中铝板的质量越大,相应的共振频率越低,共振峰值也越高;对于泡沫材料相同、铝板质量不同的铝板泡沫缓冲结构,通过声阻抗曲线得到的动刚度及阻尼系数分别基本相同;考虑泡沫材料质量的影响,可以得到更准确的计算结果。     

汽车座椅聚合物泡沫座垫非线性弹性-阻尼特性建模研究

该文探讨了汽车座椅聚合物泡沫座垫的非线性弹性-阻尼特性的一种建模方法及过程。首先进行了泡沫座垫的动态力学特性实验测试,根据座垫的非线性动态特性特征选择了模型的表达式,再通过大量实验数据对其进行了参数辨识,建立了座垫的一种非线性弹性-阻尼特性数学模型,表达了座垫的动态载荷与变形位移、速度的关系。另一方面,进行了实际人体在座垫上的正常坐姿体压分布测试,参考体压分布状态进行了座垫的离散化,建立了泡沫座垫的垂向非线性弹性-阻尼特性的离散化模型,可更好地模拟座椅-乘员系统的人体角振动响应特性。最后进行了所建立的聚合物泡沫座垫动态特性模型在座椅-乘员系统多体动力学响应模拟分析中的应用验证。     

Corner Foam Versus Flat Foam: An Experimental Comparison on Cushion Performance

Most cushion structures used in the industry are end caps, edge or corner foam. The bearing area and thickness of the cushioning obtained from cushion curves apply, in principle only, to flat foam because the specimens used to develop the cushion curves are flat foam samples. This study is aimed at finding the difference between the two foams in stress–strain relationship and dynamic impact. A hysteresis cycle compression test, in conjunction with digital image correlation techniques, and a shock cushion test were performed to assess the static stress and strain, energy dissipated and maximum acceleration of flat and corner foams. The study found that the static stress of the corner foam that occurred during the compression testing is 23% higher in average than the flat foam, depending on the compression speed. The shock cushion curve of the corner foam showed a similar pattern as the flat cushion curve but was shifted horizontally to the right as a result of the increased static stress. This study recommends that the conventional cushion curve should be shifted to the right horizontally by about 23–35% in order for a packaging designer to apply it for corner foam. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑蜂窝纸板的泡沫包装系统动力学分析

为研究蜂窝纸板外包装箱对泡沫包装系统整体缓冲性能影响,基于Abaqus/Explicit程序对考虑蜂窝纸板作用的泡沫封装系统动力学行为进行有限元分析。结果表明,当冲击物初始冲击动能较小时,泡沫发挥主要缓冲作用,蜂窝纸板外包装箱对系统整体缓冲性能贡献不显著;当冲击物初始冲击动能增加到一定程度后,泡沫无法有效降低冲击物冲击速度,此时蜂窝纸板外包装箱对系统整体缓冲性能贡献显著增大。蜂窝纸板外包装箱能显著降低冲击物峰值加速度,极大改善系统整体缓冲性能。在泡沫包装系统设计时应充分考虑蜂窝纸板外包装箱作用,避免过度包装。     

聚氨酯泡沫塑料吸能特性研究

本文介绍了利用分离式Hopkinson压杆对聚氨酯泡沫塑料进行的一种高应变率实验,给出了聚氨酯泡沫塑料在高应变率下的动态应力-应变曲线,对聚氨酯泡沫塑料的动态力学性能及吸能缓冲特性进行了深入的分析.     

聚氨酯泡沫垫层隔振系统的数值模型

从聚氨酯隔振垫层的粘弹性本构关系出发,通过数值分析的方法,对垫层隔振系统的动力学试验进行模拟计算,结果显示:垫层隔振系统在各种频率的周期性外载激励下,其隔振力与位移都表现出典型的迟滞非线性特征,与试验所得结果有相同的变化趋势,表明计算模型和方法可行.以此为基础,可对垫层隔振系统的动力学特性进行更多的数值研究,为此类隔振器的动力学设计和动力优化提供理论依据和实践方法.     

Evaluation of Static and Dynamic Cushioning Properties of Polyethylene Foam for Determining Its Cushion Curves

A comparison of static and dynamic cushioning properties of polyethylene foam is discussed in this paper. A dynamic factor function is defined and obtained from the analysis on the experimental data from compression and cushion tests. The deformation energy per unit volume is taken into consideration to make an estimate of the maximum strain and dynamic stress data in an impact, and the peak acceleration can be predicted from the compression data corrected for the dynamic effects by the dynamic factor function. Then, the cushion curves at almost every test condition, such as different drop heights or thickness of cushioning material, can be approximated by a specially developed computer code using Matlab. This research can assist in determining the accuracy of cushion curves for all variants of a particular cushioning material from the dynamic factor function and compression test data. This new procedure will greatly simplify the experimental process for determining cushion curves. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

聚合物泡沫座垫的多滞回环型动力学特性的一种建模方法

该文进行了汽车座椅聚合物泡沫座垫多滞回环型动力学特性的一种新的建模方法研究。基于对泡沫座垫的动态特性实验测试结果分析,构造了座垫的非线性动态特性的准静态分量和动态分量子模型,并进行了模型及其参数辨识。采用滞回偏移量的概念,建立了准静态分量的非线性特性模型;基于分数阶导数,建立了简明、精细的动态分量子模型。通过系列实验测试结果,验证了所建立聚合物泡沫座垫的静、动态叠加非线性力学模型,表明该模型具有较高的精度。     

几种常见缓冲托盘的缓冲材料研究

对应用于大型工业设备的缓冲托盘的常用缓冲材料:防振垫圈、单层发泡聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物进行了介绍。试验研究了其中2种泡沫材料的静态压缩、跌落冲击性能曲线,为缓冲托盘的设计提供理论根据。     

基于EPE的可折叠泡沫缓冲衬垫研究

为解决传统缓冲衬垫人工成本高、材料浪费严重、物流及仓储费用高、包装效率低、不可以自动化生产等问题,介绍了EPE可折叠泡沫缓冲衬垫的生产工艺和设计方法,并用多个实际应用的案例,验证了可折叠泡沫缓冲衬垫的优势,对缓冲包装设计有一定的指导意义。