柱状缓冲空气垫动态刚度研究

以柱状空气垫为研究对象,给出了空气垫动态刚度与气垫动态压缩变形量、初始相对内压关系的理论模型。取不同规格初始内压相近,以及相同规格初始内压不同的空气垫,通过动态压缩试验,得到了空气垫的动态刚度,并与理论模型进行了比较。试验结果表明,动态刚度的理论预测值较试验值大,相同规格的空气垫,随初始相对内压的增加,动态刚度增大,初始内压较小时理论值与实验结果吻合较好。     

空气垫几何压缩模型的研究

以空气垫为研究对象,基于已有的压缩变形圆柱模型,提出新的空气垫几何压缩模型.采用准静态压缩试验,得到不同规格的空气垫压缩后的接触面积和压缩载荷特性,并与模型理论值比较.结果表明,圆柱模型适合表征尺寸规格较小的空气垫,而改进模型适合表征尺寸规格较大的空气垫.     

柱状塑膜空气垫承载与缓冲性能的试验研究

针对不同规格的柱状塑膜空气垫进行准静态压缩实验,测定其承栽力-变形特性,分析充气压力、结构尺寸对空气垫的承载、缓冲性能影响.结果表明:随着充气压力的增大,空气垫承载力有所提高,对小规格空气垫,充气压力对承载力影响较为显著,但随着规格尺寸增大,其影响显著性降低;空气垫材料有良好的缓冲性能;当承载应力较小时,空气垫缓冲系数变化幅度很大;而当承载应力到达一定值时,空气垫表现出较稳定的缓冲性能.     

柱形空气垫静态压缩几何模型研究

目的 研究柱形空气垫静态压缩缓冲性能,将理论几何压缩模型进行试验验证,证明可行性。 方法 根据柱形空气垫受压变形特征,推导出几何压缩模型理论公式,对不同宽度、不同充气压强的柱形空气垫进行静态压缩试验,用拓色法计算理论面积,将试验曲线与理论曲线进行对比。结果 随着压缩位移的增加,接触面积曲线的理论值与试验值呈线性关系,在宽度相同的情况下,充气压强的增大导致接触面积曲线的理论值与试验值吻合程度下降;相同宽度、不同压强的柱形空气垫载荷位移曲线很接近,显示出规格才是影响柱形空气垫缓冲性能的主要因素。结论 所提出的柱形空气垫静态压缩几何模型可行。     

空气垫静态缓冲性能的数值模拟

目的采用有限元数值模拟方法研究空气垫在静态压缩时的力学性能,以便更直观、系统地了解空气垫的静态压缩力学行为。方法以柱状空气垫为对象,建立空气垫的静态压缩物理模型和力学模型,并基于该有限元模型模拟该结构的静态压缩过程,分析结构尺寸和充气压力对其静态缓冲性能的影响,得到空气垫在不同压缩量下的应力分布规律和变形特点。同时,将试验结果与模拟结果进行对比。结果空气垫的变形是从接触钢板的地方开始的,上下位置同时被压缩,有限元分析结果与试验结果吻合良好。结论所建立的有限元模型和数值模拟方法结果准确、合理。     

充气压力对空气衬垫缓冲防护性能的影响研究

为分析充气压力对空气衬垫缓冲防护性能的影响,综合空气垫薄膜材料的拉伸变形和气室的压缩变形,建立了空气垫的冲击压缩力学模型。分析表明增大充气压力的总体效果是将使气垫的动刚度、承受的冲击载荷下降。原因是增大充气压力将使气垫薄膜在冲击过程的拉伸变形增大,气垫的体积比V0/Vt减小,而体积比在动刚度模型中是比充气压力更高阶的项。结合空气垫的弹性变形吸能机理分析,表明气垫薄膜的弹性变形可延长冲击载荷作用时间和吸能时间,从而提高空气垫的缓冲防护性能。对不同充气压力和气室宽度的空气垫,用7.5 kg的重锤进行冲击试验,结果表明:在不超过薄膜弹性限值的前提下,增大气垫的充气压力可降低气垫承受的冲击载荷峰值,提高气垫的缓冲防护性能,充气压力每增加20 k Pa,冲击载荷峰值降低10%以上。     

星型-三角形负泊松比结构的面内压缩刚度可调控特性

通过准静态面内压缩试验揭示星型-三角形结构(star-triangular honeycomb, STH)的刚度可调控特性。利用有限元模拟的方法研究非均匀壁厚STH的面内压缩刚度可调控机制,分析不同类型胞壁厚度比(t₁=t₃)/t₂及胞壁角对其面内压缩刚度的影响。结果表明,STH在面内压缩载荷下呈2个线弹性阶段,且强化刚度比初始刚度显著增大。适当地增大内凹胞壁和垂直胞壁的厚度可同时提高STH的初始刚度及强化刚度;当(t₁=t₃)/t₂>1.575后,初始刚度仍持续增大,而强化刚度反而逐渐减小,最终不再具有强化刚度阶段。胞壁角α≤30°时,增大胞壁角可提高STH的初始刚度及强化刚度,反之,初始刚度及强化刚度对应的应变随胞壁角的增大逐渐增大,而强化刚度逐渐减小并趋于消失。该研究将为可调节刚度负泊松比结构的设计提供新的思路。     

GFRP约束微珠泡沫柱准静态受压性能

本研究对2根微珠泡沫柱及5根玻璃纤维复合材料(GFRP)约束微珠泡沫组合柱开展准静态轴压试验,探讨了GFRP层数、横向纤维与纵向纤维比例、泡沫密度等参数对组合柱极限承载力和吸能效应的影响,并与静态试验结果进行对比,研究不同加载速率对构件受压性能的影响规律.结果表明:准静态压缩作用下GFRP层数和泡沫密度的增加均提高了构...     

层合瓦楞纸板结构沿瓦楞方向的准静态压缩性能研究

试验研究了层合瓦楞纸板结构沿瓦楞方向的准静态压缩性能。研究结果表明:该结构准静态压缩载荷-变形曲线可分为2段——线弹性段和褶皱化变形段;楞型不同、厚度相同的样品,其准静态压缩最大值与瓦楞纸板的边压强度完全相关;楞型相同、厚度不同的样品,随着厚度的增加静态压缩最大值逐渐降低,厚度对载荷最大值所对应的变形值的影响不大。     

准静态压缩载荷作用下U型折叠式夹层板芯层变形机理研究

折叠式夹层板具备优越的力学性能,可满足船舶设计的诸多要求,已开始应用于高端船舶的设计制造中。以U型折叠式夹层板为研究对象,从试验、仿真以及解析三方面,研究了面内准静态压缩载荷作用下U型折叠式夹层板的解析预报方法。通过设计开展准静态压缩试验以及相应的数值计算,分析得出了U型夹层板在准静态压缩载荷作用下结构变形的特征并对夹层板的变形过程进行归纳分类;在此基础上,提出了折叠式夹层板结构在准静态压缩载荷下的变形模式,建立了折叠式夹层板塑性变形的几何数学模型,并推导出夹层板结构变形抗力的解析计算公式,最后以试验和仿真结果为依据验证解析计算方法和公式的正确性。结果表明：解析结果与试验和仿真结果吻合较好,该研究的解析法对折叠式夹层板压皱性能设计及评估具有指导意义。     

预压缩气垫包装系统静力及动力学特性研究

目的 以柱形气垫包装系统为研究对象,建立静力及动力学模型,对静态压缩、自由振动和基础激励受迫振动特性进行研究。方法 建立气柱压缩力数学模型,并通过试验、仿真验证模型,通过建立预压缩柱形气垫包装系统力学模型,研究静力及动力学特性。结果 预压缩量和充气压力越大,包装系统固有频率越高。在包装对象宽度定值约束下,选取多个小直径气柱,固有频率更高,且薄膜应力更小。在基础激励下,包装系统固有频率处存在共振峰值,对高频域气垫表现出了较好的减振特性。结论 所建立的静力压缩模型与试验、仿真结果较吻合,所建立的动力学模型合理,结果准确。     

柱形空气衬垫振动传递特性的试验研究

目的 研究柱形空气衬垫的振动传递特性,以获取振动传递率曲线。方法 在频率为3~100 Hz区间对柱形空气衬垫和确定载荷质量形成的振动系统进行正弦扫频振动试验,分析初始内压和厚度对其振动传递特性的影响规律。结果 初始内压对空气衬垫的隔振能力没有显著影响,3种初始内压下振动系统的共振频率均在35 Hz左右,传递率峰值集中在11左右。当厚度增大时,共振频率和传递率峰值同时减小,空气衬垫隔振能力增强。结论 在满足缓冲性能的前提下,选择合适的初始内压,以及采用多层空气衬垫可显著提高其隔振能力。研究结果可为柱形空气衬垫的缓冲隔振包装设计提供基本依据。     

B楞双层瓦楞纸板衬垫平压缓动态性能建模

根据B楞双层瓦楞纸板衬垫静、动态平压的测试数据,归纳出瓦楞纸板平压缓冲性能的三个基本特征及其它特点。在构造静态模型的基础上,首次建立了能较全面反映瓦楞纸板衬垫在不同条件下连续多次平压冲击时动态响应的非线性粘弹塑性模型。该模型的建立及其参数的成功识别,不仅解决了瓦楞纸板衬垫的平压动力学计算问题,为缓冲包装优化设计创造了条件;也解决了测试工作量庞大的问题,通过少量测试,识别出模型参数,便可全面掌握瓦楞纸板平压的缓冲性能。     

充气量对充气缓冲包装垫缓冲性能的影响研究

为了对充气包装缓冲设计提供基本参数,以2种规格的PVDC/PE复合膜充气包装垫为研究对象,对不同充气量的充气包装垫进行了静态和动态的压缩实验,研究和分析了充气量对充气包装垫静态缓冲性能及动态缓冲性能的影响。     

空调缓冲衬垫有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术运用于空调包装件的静态堆码和跌落冲击性能分析和优化设计中。方法运用有限元分析软件,建立空调、缓冲衬垫的有限元模型。模拟包装件在静态和动态下的变形受力状况。以衬垫体积最小为目标函数,以衬垫及空调的最大应力值和变形值控制在许用值范围内为边界条件,对缓冲包装衬垫长光面省料槽的开槽宽度和长度进行尺寸优化。结果经过静压分析,缓冲衬垫变形量的最大值达到0.97mm,包装件受到的静应力最大值为1.56MPa;经过跌落分析,空调的最大加速度为493 m/s~2,空调外壳受到的最大静应力达到2.3 MPa;衬垫最大应力为1.12 MPa,衬垫应变为0.6%;经过优化分析,省料槽宽度约为26 mm,长度约为141 mm,分析表明衬垫设计满足缓冲防护要求。结论通过仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,在节约材料的同时能有效保护内装产品,可满足运输包装轻量化设计需求。     

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。     

三角型瓦楞纸板衬垫的静态压缩性能与结构模型研究

通过正交和单因素试验,分析了三角型瓦楞纸板衬垫结构的失效形式,研究了各结构参数对静态压缩性能的影响,构建了该种衬垫的结构模型,为瓦楞纸板衬垫的优化设计和包装开发提供支持。