运输包装系统随机振动频域分析

为了研究包装件在实际流通环境振动特性下的振动规律,以车辆、包装件构成的六自由度运输包装系统为基础,构建了在以白噪声为输入的路面不平激励下的振动模型,建立了路面不平激励的数学模型、运输车辆以及包装件的动力学模型。借助Matlab/Simulink仿真技术,对运输包装系统随机振动进行了频域分析,得到了内装产品及易损零件随机振动加速度响应的幅值频谱和功率谱密度。仿真结果表明了随机振动强弱程度与频率的关系,全面反映了随机振动规律,为缓冲包装设计提供了理论依据。     

基于物流运输环境的打印机包装方案分析

目的 研究打印机物流包装方案在运输过程中对打印机的防护性能。方法 对打印机整体包装件进行模拟公路运输路况的随机振动试验,得到产品的响应加速度谱密度曲线;然后建立打印机物流包装的三维模型,通过运用有限元软件Ansys Workbench中的随机振动分析模块（Random Vibration）对整体进行随机振动仿真分析,得到打印机的响应加速度谱密度、总位移、各向应力、等效应力等。结果 由仿真得到的响应加速度谱密度与试验结果相对比,其变化趋势一致,验证了仿真的可靠性,同时验证了该打印机包装方案具有良好的保护性能。结论 该打印机整体包装方案满足公路物流运输的防护要求,同时提供了一种物流运输包装方案的可靠性验证方法。     

电动振动台随机振动试验有限元仿真

建立并修正了能反映某振动台、夹具以及试件整体动态特性的有限元模型,基于该模型进行了随机振动试验仿真研究,介绍了仿真方法。根据给定的加速度功率谱密度控制曲线,通过频率响应计算和随机响应计算对试件随机振动试验进行了仿真,获得了试件动态响应仿真结果。通过真实试验对仿真结果进行了验证,结果表明仿真控制曲线和试验控制曲线吻合很好,均在控制容差范围内;试件测点仿真结果和真实试验结果功率谱密度曲线比较一致,峰值频率相对误差为0.8%,仿真频段内各测点加速度响应均方根值相对误差在5%以内,自功率谱对应峰值最大相对误差约为22%。     

超高斯随机振动试验系统及其并行测控技术

针对传统随机振动试验技术不能够精确模拟实际超高斯随机振动环境的问题,设计一种超高斯随机振动试验系统,并给出其并行测控技术。首先构建超高斯随机振动试验的硬件系统;然后对振动加速度信号的峭度与功率谱密度两项指标采用并行修正的控制方法,其中峭度采用均衡算法,功率谱密度采用自适应逆控制的迭代算法;最后利用泊松过程将修正后的峭度与功率谱密度信号合成超高斯驱动信号,以驱动振动试验台。实际振动试验测试表明:驱动信号具有典型的超高斯特性,响应功率谱密度符合±3 dB的允差要求,响应峭度控制在±7%的误差范围,达到更符合实际振动环境的试验要求。     

不同内容物的包装容器振动特性试验

目的探讨包装容器的扫频特性以及随机激励下的频域和时域特征,讨论不同内容物对包装容器振动特性的影响。方法针对液体、固体不同内容物对包装容器进行扫频和随机振动试验,以振动强度,内容物体积为变量对比分析不同容器加速度响应,频域分布特点和响应能量。结果在扫频试验中,内容物为固体时,共振频率集中在50 Hz附近;内容物为液体时,当其体积占包装容器总容积体积的比值为50%、80%时,容器一阶共振频率在20 Hz附近。在随机试验中,内容物为液体时包装容器响应加速度功率谱密度分布较固体时分散,加速度响应能量整体较固体大,在内容物占包装总容积体积的比值为50%时响应能量最大,激励强度增加对内容物为液体的包装容器响应影响明显,正态分布能很好地描述了包装容器的随机振动响应时域分布;内容物为液体时加速度响应分布与高斯分布偏离明显。结论内容物不同会造成包装容器共振频率、响应加速度、功率谱密度分布等的显著差异。     

快递运输包装随机振动信号采集与分析

目的 研究中国南方快递运输包装车辆的随机振动特性,为随机振动试验研究提供理论指导.方法 实地采集快递运输包装终端配送车辆在实际工况中遭受的随机振动信号,通过经验模态分解,对各固有模态函数(IMF)的时域、功率谱密度、Hilbert时频谱、Hilbert边际谱等进行分析.结果 经验模态分解将运输包装随机振动信号按频率高低依次分解成若干IMF分量,前若干IMF分量代表原始信号中的高频瞬态振动信号,后若干IMF分量代表原始信号中的低频振动信号,进而实现高频与低频振动信号的有效分离.结论 希尔伯特-黄变换适用于快递运输包装随机振动信号的分析研究,将在振动信号中间歇性的、加速度幅值较大且持续时间短暂的高频冲击信号进行分离,为运输包装随机振动信号模拟提供新思路,并对产品包装防护设计具有一定的理论指导意义.     

不同谱型激励下包装件动态响应研究

根据正弦扫频振动试验结果设置共振频率区域谱型相同、非共振频率区域谱型不同的两种加速度随机振动功率谱(PSD)激励。研究了非线性包装系统在3种约束、3种振动等级下,上述两种谱型激励对产品加速度响应和包装件动压力响应的影响。研究结果表明:相同约束和激励等级条件下,两种激励谱在激励相同的区域产品加速度响应PSD基本一致,包装件动压力响应PSD也基本一致;当振动强度较高时,由于阻尼影响,共振点附近小范围内两种谱型激励的响应存在一定偏差;两种谱型激励的加速度响应概率密度分布大致相同,且加速度响应的均值、均方差、偏度和峭度均比较接近;两种谱型激励下动压力峰值分布存在一定差异,谱型1的动压力峰值分布更窄、更高,但两种谱型激励下动压力响应的均值、均方差、均值穿越次数、峰值数和带宽系数均比较接近;共振区域的激励控制了整个非线性包装系统的响应。     

两层堆码包装单元的随机振动响应

试验研究了两层堆码包装单元在不同振动等级、不同约束方式下的随机振动响应,对固定约束方式下堆码包装单元的响应特性采用有限元法作了进一步分析。结果表明:两层堆码包装单元顶层产品的振动主要受第一共振频率控制,底层产品的振动受到第一和第二共振频率共同控制。产品加速度在共振频率附近的响应很大,在非共振频率范围的响应很小。产品加速度响应功率谱主要为产品的共振响应谱。有限元计算得到的共振频率和产品加速度PSD曲线趋势与试验结果较好吻合,表明有限元法是堆码包装单元随机振动响应分析的有效方法。     

随机振动下产品包装件动态响应的实验研究和有限元分析

实验研究了产品包装件在四种振动等级、三种约束方式下的随机振动特性,采用有限元法进一步分析固定约束方式下产品包装件的响应特性以及纸箱和衬垫的应力和变形情况。研究结果表明,产品的加速度响应功率谱主要取决于共振区域的激励加速度功率谱,包装起到了在共振区域的带通和放大作用。随着约束方式的加强,产品包装件共振频率增大,固定约束方式下的共振加速度功率谱峰值明显大于无约束和弹性约束方式下的共振加速度功率谱峰值。有限元计算得到的共振频率和产品加速度功率谱与实验结果较好吻合,产品加速度功率谱峰值对系统阻尼系数十分敏感。有限元法为物流随机振动环境作用下产品包装件的分析与设计提供了有效手段。     

平稳随机振动响应的实数域虚拟激励法

针对时不变平稳系统,建议了计算线性随机振动响应功率谱密度的一种实数域虚拟激励算法。基本原理是根据哈特莱变换与傅里叶变换变换关系构造系统的实数型虚拟激励和实数型系统函数,计算结构的实数型虚拟振动响应,由实数型虚拟激励和虚拟响应计算结果确定系统随机振动响应的功率谱密度。研究结果表明,建议的方法可以方便地处理随机激励间的相关性和相干性,与传统的复数型虚拟激励法相比较,只需确定实数型虚拟激励和在频域计算实数型虚拟响应,就能精确算出结构随机振动响应的功率谱密度,计算形式比较简单和可行。     

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。     

Accelerated Random Vibration Testing of Transport Packaging System Based on Acceleration PSD

Transport packaging of products is a complex structural system, having a variety of modes for vibration damage failure under the action of random vibration in logistics. In order to evaluate the packaging performance effectively, the accelerated random vibration testing becomes one of important tools. This paper develops a more general and practical method for accelerated random vibration testing of transport packaging in the framework of linear random vibration of discrete packaged product. The suggested method is based on the response acceleration power spectral density (PSD) of component which is easy to measure, and suitable for the different fatigue models more than Basquin fatigue model. It is confirmed by the experiments of a packaged desk computer that exerted two types of acceleration PSDs. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

MapleSim在振动仿真中的应用

目的利用MapleSim软件,探究数值-符号仿真应用于包装振动领域的可行性。方法首先,根据单自由度振动模型构建并验证理论状态下的单层负载振动模型;在此基础上提出可应用于随机振动的仿真模型,进一步研究仿真关键参数的计算方法;最后进行随机振动试验,将试验与仿真结果进行对比与分析。结果 PSD分析表明,不论中间还是角落位置,仿真PSD与实验PSD的变化趋势一致,但仿真PSD在低频(10~40 Hz)下会产生一定的误差,该误差对于角落振动的情况更为显著;Grms值的对比表明仿真误差小于10%。结论基于MapleSim的数值-符号仿真模型能够反映真实振动,该方法应用于随机振动具有可行性及可信度,但文中方法尚存在仿真误差,需进一步优化仿真关键参数的计算方法。     

基于实测路谱的振动环境分析与模拟方法研究

目的 开展无锡市内快递运输车辆的随机振动行为分析和缓冲衬垫损伤的实验室模拟再现,旨在指导包装系统随机振动加速试验,实现包装结构科学设计。方法 实地采集无锡市内中型厢式卡车运输过程中车厢不同位置的激励振动信号与包装系统响应信号;基于实测路谱处理得到实验室等比例加速、分频段加速测试谱;最后以多层瓦楞衬垫为研究对象,分别采用标准谱、等比例加速谱、分频段加速谱进行实验室加速模拟试验,对比实地运输中瓦楞衬垫损伤情况,验证各加速模拟测试方法的损伤等效性。结果 实测路谱与标准谱在形状与量级上均存在差异;基于实测路谱的等比例加速和分频段加速模拟试验衬垫损伤率误差分别为20.2%、10.1%,远小于标准谱加速模拟测试的误差（110.1%）;相较于等比例加速试验方法,分频段加速试验试验时间缩短了19min(29.7%)。结论 验证了基于实测路谱的分频段加速模拟测试的损伤等效性与快速性,该方法对实现防护包装的精准设计具有指导意义。     

Dynamic Performance of Stacked Packaging Units

Stacked packaging units is the main form of distribution packaging of products. Its dynamic performance is not fully understood. This paper investigated the influence of the constraint, input vibration, location and contact nonlinearity on the dynamic performance of three layers stacked packaging units. The dynamic contact force between surfaces and acceleration response of products were obtained. In sine sweep vibrations, the constraint to stacked packaging units has an obvious influence on the dynamic characteristics. The acceleration response of product is associated with the vibration mode. The force amplification factor is in general between 1.5 and 2, but it can close to 3 on top layer in the case of no fixed. In random vibrations, non‐Gaussian data of dynamic contact force appear when Gaussian data of input vibration pass through the stacked packaging units, resulting a Weibull distribution of force level‐crossing. The force level‐crossing diagram becomes more abrupt with the decreasing of input vibration level, smoother from the top contact surface to middle and bottom ones, and moves right and becomes smoother with the constraint strengthen. In the case of lower input level, Gaussian distribution of force level‐crossing appears. The force power spectral density (PSD) between bottom box and table is much larger than that between boxes, which is significantly influenced by the first resonance frequency. However, the acceleration PSD of product is significantly influenced by both the first and second resonance frequencies, and controlled by the vibration mode. It depends much on the value of input acceleration PSD around the resonance frequencies.