运输包装加速随机振动试验研究综述

加速随机振动试验是目前物流过程中运输包装损伤和安全性评价的重要技术手段,通过提高振动等级压缩测试时间,省时高效,减少运输包装系统优化设计周期,包括四部分：实际物流车辆振动信号的采集与分析、实验室信号模拟与再现、运输包装振动疲劳损伤与寿命评估、加速随机振动试验理论与方法。从以上四方面进行综述,总结了实际车辆振动信号统计特征和影响因素、信号模拟方法及特点,阐述了振动疲劳理论与运输包装损伤研究进展,分析了目前加速随机振动试验研究现状和不足,讨论了目前该研究领域尚未解决的问题,指出了进一步的研究方向。     

减振包装设计的运输模拟技术

减振包装设计的运输模拟技术宋宝丰包装件在运输流通过程中可能发生的物理损伤主要由冲击和振动等因素造成。自从本世纪四十年代中期由美国学者建立包装动力学以来，有关部门对运输中发生跌落冲击（或其它撞击）对包装产品产生破损的现象曾进行过大量的理论及试验研究，后...     

葡萄物流及贮藏保鲜包装技术研究现状与展望

目的 通过对葡萄物流运输、贮藏保鲜过程中使用的包装技术进行分类和系统介绍，分析其研究现状及存在问题，并展望未来发展前景，以促进葡萄贮运保鲜包装技术提升。方法 针对贮运保鲜中葡萄果实容易出现的问题，介绍缓冲包装、气调包装、活性包装以及智能包装等包装技术的研究及应用现状，分析不同包装技术的优势，并讨论未来可能的发展方向。结论 多种包装技术配合使用，提升运输包装缓冲减振效果，精确调控气调包装内部气氛，控制活性包装中药剂释放与分子迁移，提升智能指示标签的精确性，保证RFID智能包装系统的稳定性等，有利于葡萄贮运保鲜中品质的保持与货架寿命的延长。     

跌落系统的冲击振动试验及动态特性

本文介绍了某核燃料运输容器跌落试验时有关的冲击振动测量技术,以及该运输容器和靶基础的冲击响应特性及试验研究方法。为了预估与分析试验结果,研制了运输容器撞击分析程序。对撞击过程中不锈钢-铅-不锈钢复合结构容器的弹塑性大变形情况进行了电算;并对跌落试验中冲击试验台的动力特性进行了有限元计算。将试验与理论计算结果进行了对照比较。     

苹果临界跌落高度和损伤脆值的试验研究

目的研究苹果的损伤率与临界损伤脆值的关系。方法利用自制摆锤冲击试验机设计多个高度的苹果跌落试验,分析苹果跌落冲击过程的损伤特性,得到临界跌落高度;在临界跌落高度以上的高度进行跌落试验,得到苹果在跌落过程中的加速度-时间曲线。结果结合试样在不同高度跌落所得的峰值加速度幅值,得到了试样的损伤脆值;根据不同跌落高度下的苹果的损伤体积,得到了苹果在不同损伤率下的损伤脆值。结论研究得到的损伤脆值与损伤率的关系对苹果缓冲包装的改进具有参考意义。     

箱装苹果振动特性及损伤的试验研究

振动损伤是引起果品采后损耗的主要因素之一,研究振动强度、缓冲包装结构等因素对果品振动损伤的影响对控制和降低果品运输损伤具有重要意义.以正交试验为基础,研究了振动强度、缓冲包装结构和包装箱内果品放置层数这3个因素对苹果损伤率与果品振动传递率的影响,并用新的试验手段得到了振动工况下箱内各层果品的加速度变化情况.结果表明,3个因素对苹果损伤率和果品振动传递率均有影响,其中振动强度对其影响最为显著,缓冲包装结构、箱内果品放置层数的重要性依次减小;振动试验条件下,箱内各层苹果的加速度由下向上逐渐增加;不同试验条件下果品振动传递率不同,振动传递率越小,苹果损伤率越低.     

薄壁结构高温随机振动疲劳寿命估算方法

为了研究涡轮转子叶片在高温环境中气流激振力作用下随机振动疲劳失效机理,从基础研究出发,采用薄壁板件为研究对象。基于高温试验台与振动台联合试验,结合数值仿真,得到了不同温度和不同振动量级组合下试验件根部与颈部的轴向动应力响应规律。基于疲劳累积损伤理论,采用改进的雨流计数法预估试验件的疲劳寿命。通过高温随机振动试验,同时参照常温随机振动试验,获得试验件在实际工况下的应力、应变、频率等动力学响应和寿命数据,并对各个试验组的响应与寿命进行数据统计,仿真与试验结果比较发现:数值仿真对试验件破坏位置判断准确,应力响应误差在5.6%以内,频率响应相差1%左右,疲劳寿命相差28.6%以内,证明了高温条件下随机振动疲劳分析方法是有效的而且精确的。     

新型叠层结构瓦楞纸板设计及其动态性能研究

目的 设计一种新型叠层结构瓦楞纸板,解决传统瓦楞纸板耐反复冲击性能较差等问题,获得缓冲及防振性能提升的包装用新型瓦楞纸板。方法 首先设计新型纸板芯纸结构;其次设定新型纸板和传统纸板参数,并手工制作试样;最后对这2种纸板分别进行动态缓冲性能试验和随机振动试验,对比分析2种纸板性能。结果 动态缓冲性能对比试验表明,在不同跌落高度下新型纸板的缓冲性能优于传统纸板;在反复冲击条件下,新型纸板的累积缓冲性能亦优于传统纸板的。随机振动试验表明,新型纸板的减振区间为63.4～200 Hz,而传统纸板在5～200 Hz内无减振现象;新型纸板在40 Hz左右的振动传递率达到峰值4.2,传统纸板的固有频率为163 Hz,新型纸板在此频率下弹性模量相对较小;新型纸板用于公路、铁路运输包装设计时应避开40Hz的共振频率。结论 与传统纸板相比,新型纸板的动态缓冲性能及减振性能均有提升。     

基于减振包装设计的苹果贮运性能研究

为了延长苹果货架期,设计了几种不同结构的减振包装。首先以微瓦楞纸板为主要材料,通过仿真分析与模拟试验,得出在跌落及振动条件下设计1的减震效果优于其他组。然后从两个方面对设计1进行优化,采用A瓦楞纸板,设计双层保护结构。通过仿真分析与模拟试验,得出在25 ℃、相对湿度50%条件下优化设计组苹果贮藏15 d,其失重率、硬度损失率、MDA含量等降低,同时苹果成熟期延长,营养物质流失减缓,POD活性维持较高水平,从而其货架期延长。本减振包装能为其他果品的减振包装设计提供参考。     

包装产品公路运输环境模拟试验的加速因子

目的研究了GJB 150.16A推荐的包装运输试验条件对应的试验加速因子。方法基于Miler-Palmgrem模型的疲劳损伤等效基本理论,导出了车辆实际运输时的行驶速度、结构的材料疲劳参数与试验加速因子之间的数学表达式,并对不同的运输工况进行了加速因子的定量分析。结果不同的运输工况(行驶速度)和不同的结构材料(疲劳参数),当应用GJB150.16A推荐的包装运输试验条件时,其试验加速因子相差很大,变化范围为1.6~9.0。结论设计包装产品的运输试验时要考虑运输工况对加速因子大小的影响。     

鲜鸡蛋的缓冲兼销售包装设计

目的针对鲜鸡蛋自身特点,提出兼具缓冲和促销功能的创意包装结构设计。方法以鸡蛋包装的保护性能为首要目标,基于缓冲包装"六步法"。首先进行鸡蛋物流环境数据采集,其次通过试验掌握鸡蛋本身的力学性能,再次选择环境友好型纸质包装材料进行包装结构d xs设计,最后结合运输环境数据对设计方案打样并进行包装性能测试试验。结果经过等效跌落高度为1.2 m的冲击跌落试验及随机振动试验,内装鸡蛋均无破损,包装件外形完好。结论该包装设计具有良好的缓冲性能、便携性能及促销性能。     

基于运输环境的包装系统疲劳损伤分析

目的针对当前物流运输环境,研究产品在运输过程中因受到不同振动与冲击导致的包装系统疲劳损伤情况。方法针对以聚苯乙烯泡沫为缓冲包装材料的包装系统进行运输环境模拟,通过使用有限元分析软件,对运输环境中包装系统受到的随机振动进行仿真,发现包装系统的薄弱部分,针对薄弱部分进行疲劳仿真,最终得出薄弱处的损伤数据。结果仿真结果表明,包装件能够在实际运输过程中对产品起到保护作用,为产品的运输包装方案提供了指导性意见。结论该方法不仅适用于文中的包装系统,对常见家用电器的包装方案均可进行评价。     

鸡蛋安全快递包装结构设计

目的设计一种适用于小批量多批次运输的鸡蛋快递安全缓冲包装。方法通过经典的缓冲包装六步法,设计拉伸形式的缓冲结构,计算了缓冲垫的面积与厚度,对包装件进行了强度校核,并根据ISTA3A标准对包装件进行了跌落与随机振动试验,以验证包装件的缓冲效果。结果对5箱鸡蛋进行了不同面跌落、楞跌落和角跌落的3组重复测试,结果表明其破损率远远低于目前市场上的鸡蛋缓冲包装的破损率(10%),具有良好的保护效果;随机振动试验显示,缓冲包装中鸡蛋无一破损。结论该结构具有良好的缓冲性能,能保证鸡蛋在快递运输环境下得到有效保护,具有较好的应用前景。     

果品物流运输包装件堆码振动传递性能的实验研究

以贵妃富士苹果为测试对象,模拟了其在实际运输过程中的振动载荷,进行了运输包装单件扫频振动实验,测出了其固有频率;对10层堆码进行扫频振动传递性能实验,分别测出了底层、中间层(第6层)和顶层运输包装件的固有频率、最大响应加速度和振动传递率。最后探讨了最大响应加速度、振动传递率随时间的变化规律,分析了固有频率和振动传递率峰值与堆码高度之间的关系,研究了其在模拟振动条件下的损伤规律,找出了现有包装的不足,提出了合理的包装设计方案。     

“互联网+”背景下中小型盆栽全纸包装设计

目的针对传统电商中小型盆栽包装存在的问题,提出全纸质包装结构设计方案。方法分析中小型盆栽产品特点,进而提出内、外箱整体嵌套的包装结构,其次进行自由跌落试验,以验证设计方案的保护性能,并针对实验过程中暴露的设计不足提出改进措施。对改进后设计分别进行跌落、振动和抗压试验,全面验证方案的可行性,还对设计方案进行成本核算,以验证其经济性。结果跌落高度为60 cm的自由跌落试验结果表明,角跌落的冲击最为强烈,其峰值加速度接近25g,但远小于盆栽产品脆值范围(90g^120g)。60 min模拟公路运输的随机振动试验证明,包装件具有良好的减振性能。空箱抗压试验表明,包装件的平均最大压溃力为727 N,可满足电商物流环境的堆码要求,而包装件实箱抗压试验的平均最大压溃力为2117 N,约为空箱最大压溃力的3倍。成本核算表明,该设计方案单套成本不高于产品总价值的5%。结论该包装方案符合绿色包装理念,具有良好的缓冲、减振和堆码性能,成本合理。     

基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计

目的 在保障机械结构强度的前提下,对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计,对机械强度进行CAE有限元仿真,并进行振动跌落冲击测试,以降低成本提高产品价值。方法 首先分析产品的使用功能,设计新型包装方案,将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构,建立力学模型,进行底强度分析以及稳定性计算;然后运用SolidWorks建立3D模型,运用ANSYS Workbench进行仿真评估;最后生产出新型包装,并根据包装测试标准进行了测试。结果 新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑,节约了100%的铁质包装材料,并通过了冲击振动跌落测试。优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求,满足运输稳定性的功能要求。结论 本文以价值工程理念为指导,优化设计的新包装结构,在满足产品功能的同时节约了成本,是价值工程在包装优化领域极好的运用,为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。     

高斯与非高斯随机振动对洗护产品包装的影响

目的 研究高斯激振力和非高斯激振力的随机振动对商品包装的影响差异，提供随机振动试验方法和参数，并对商品运输包装设计方案提供优化建议。方法 利用科学计量方法研究随机振动技术的发展态势。通过增大峭度的方法进行非高斯激振模拟随机振动试验。研究随机振动强度通过功率谱密度和疲劳损伤的表达，以及随机振动试验时间与疲劳损伤的表达关系。结果 电商渠道销售通过快递配送的洗洁精商品包裹优先采用ISTA 3A—2018 Packaged-Products for Parcel Delivery System Shipment 70 kg(150 lb) or less。使用Over-The-Road Trailer图谱和Pick-up and Delivery Vehicle图谱进行随机振动试验，通过加载峭度进行加速模拟试验和加强模拟试验。结论 在洗洁精商品包裹加载峭度为5、7、9条件下，能够复现实际配送中商品的货损。基于试验结果提出的包装设计修改方案在加强模拟试验条件下可以实现商品防护的功能。全渠道供应链配送商品包裹应采用高效、科学的实验室测试方法，为运输包装设计和验证提供方法和数据。     

电暖器包装结构优化仿真分析及试验验证

目的 基于有限元软件对运输条件下的电暖器包装件进行踩踏损伤分析和包装结构优化,解决运输环境下的电暖器发生踩踏损伤的问题.方法 依据售后问题对电暖器包装件进行踩踏试验,并基于Creo对电暖器和缓冲包装进行建模,利用有限元软件对产品包装件进行仿真分析,依据仿真结果对电暖器缓冲包装结构进行优化设计,最后对比优化前后的踩踏结果,并进行相关包装运输的测试试验,确保新的包装件符合包装运输的标准要求.结果 包装件原有的缓冲包装结构并未对产品起到保护作用,外罩发生了较大面积的应力集中,最大应力为304.5 MPa.优化包装结构后,新的缓冲结构承受了绝大部分的力,很好地保护了电暖器,满足各项包装运输试验测试的要求.结论 通过利用有限元软件进行包装结构优化设计,有效地解决了电暖器踩踏问题,合理优化了电暖器的缓冲包装结构,节省了新包装结构的开发时间.     

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。     

Fatigue and fracture assessment for reliability in electronics packaging

Modern electronics products relentlessly become more complex, higher in density and speed, and thinner and lighter for greater portability. The package of these products is therefore critical. The reliability of the interconnection of electronics packaging has become a critical issue. In this study, the novel testing methods for electronic packaging are introduced and failure mechanisms of electronic packaging are explained. Electronics packaging is subjected to mechanical vibration and thermal cyclic loads which lead to fatigue crack initiation, propagation and the ultimate fracture of the packaging. A small-sized electromagnetic-type bending cycling tester, a micro-mechanical testing machine, and thermal fatigue testing apparatus were specially developed for the reliability assessment of electronics packaging. The long-term reliability of an electronic component under cyclic bending induced high-cycle fatigue was assessed. The high-cycle bending-fatigue test was performed using an electromagnetic-type testing machine. The time to failure was determined by measuring the changes in resistance. Using the micro-mechanical tester, low cycle fatigues were performed and compared with the results of a finite element analysis to investigate the optimal shape of solder bumps in electronic packaging. Fatigue tests on various lead-free solder materials are discussed. To assess the resistance against thermal loads, pseudo-power cycling method is developed. Thermal fatigue tests of lead-containing and lead-free solder joints of electronic packaging were performed using the pseudo-power cycling tester. The results from the thermal fatigue tests are compared with the mechanical fatigue data in terms of the inelastic energy dissipation per cycle. It was found that the mechanical load has a longer fatigue life than the thermal load at the same inelastic energy dissipation per cycle.