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.     

某型号液晶电视包装件角跌落仿真及屏碎分析

目的 为了提高液晶电视的包装在跌落过程中的保护作用,增加产品安全性。方法 采用三维建模软件Creo建立液晶电视零部件及包装三维实体模型,导入LS-DYNA进行有限元仿真分析,并通过液晶电视跌落试验验证了跌落仿真分析的可行性。基于仿真结果在LS-DYNA中重新建模,有针对性地设计新的包装结构。将改进后的包装件进行相同的跌落模拟,对比改进前后结果。结果 对液晶电视包装件进行角跌落自由落体的工况下的跌落仿真分析,结果显示,改进包装前液晶面板z方向的加速度峰值最大,最大可达到250g,改进包装后各方向峰值都相应减少,其中面板z方向加速度峰值降低了64%,同时液晶面板Mises应力最大值减少了10%。结论 有限元仿真分析能较为准确地反应实际跌落工况,并能获得液晶电视跌落冲击中任一时刻各部件的Mises应力和变形,对包装的设计改进具有指导意义,改进的包装结构能对液晶电视起到更好的保护作用。     

空气净化器包装跌落易损部件仿真优化设计研究

目的探索使用仿真软件优化家电产品易损部件结构。方法通过一定工程经验的预审预判,确认关键薄弱部件,运用有限元软件对其进行了跌落仿真分析,得到了易损件的等效应力等。结果根据产品薄弱件的动态力学反馈的数据,对结构易损处进行的优化设计。结论仿真方法可用于类似产品结构优化设计,缩短对产品结构优化的周期,在整机包装成本不变的前提下,通过改进易损件的结构抗冲击性能,提升包装运输可靠性。     

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     

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。     

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。     

液晶显示屏包装件跌落仿真分析及结构优化

目的 探究液晶显示屏包装件的跌落仿真分析方法,根据仿真分析和辅助结构设计进行优化改善.方法 根据液晶显示屏的包装形式,创建显示屏包装件的3D模型,运用Ansys LS-DYNA动力学模块对包装件进行z向面跌落仿真.通过材料所受等效应力识别存在失效风险的材料,并对材料结构进行优化改善.结果 通过跌落仿真分析,发现托盘挡墙位置承受了较大应力.其中最大等效应力为67.9 MPa,大于材料屈服强度;有效塑性应变为0.046,大于材料屈服点对应塑性应变,材料存在一定破损失效风险,需要对托盘结构进行优化来增加其支撑强度.结论 通过跌落仿真分析与跌落试验对比,验证了跌落仿真方法的可靠性,通过仿真分析找到托盘较优力学结构,通过试验验证了结构的合理性.     

薄型烟机包装实验室测试与跌落仿真分析

目的 研究薄型烟机包装跌落状态下的变形问题,并根据测试及仿真分析结果提出整改方向和具体措施。方法 根据运输包装件跌落试验方法确定导致产品变形的跌落工况,基于Creo和Ansys Workbench软件进行产品包装件跌落仿真分析,得到产品的位移及应力分布。结果 扫频测试共振频率与模态分析固有频率一致,证明了有限元模型建立的正确性;跌落过程中能量守恒证明了分析结果的正确性;最大位移分布于滤网、蜗壳、电机上,最大应力分布于产品外壳上;实验室测试与仿真分析得到的加速度随时间的变化趋势基本相同。结论 分析产品跌落变形问题可采用实验室测试与有限元仿真分析相结合的方法,全面评价产品变形情况和应力集中现象。解决薄型烟机变形问题可通过增加衬垫、改进产品结构等方式实现。有限元模型的验证和分析过程中的能量守恒能够保证有限元分析结果的正确性。     

白酒包装件跌落有限元分析与优化设计

目的基于产品的基本参数和流通环境,测试白酒包装件的缓冲性能,并对其加以改进和优化。方法通过Pro/E软件建立白酒瓶和白酒包装件模型,在不同跌落方式和跌落高度下采用Ansys/LS-DYNA软件对其进行跌落仿真模拟实验。结果得到了白酒和整体包装件在跌落冲击过程的应力-应变变化规律。结论白酒瓶最易损坏部位分别在瓶肩和瓶身连接部位及瓶身和瓶底连接部位,并对酒瓶、衬垫、包装件进行了优化设计。     

平板电脑缓冲包装件设计及其力学性能分析

针对平板电脑在物流过程中由于包装不当造成的破损问题,设计了平板电脑的缓冲包装件,并对其力学性能进行了分析。先利用Solid Works软件建立缓冲包装件模型;再通过ANSA软件对缓冲包装件模型进行网格划分,并建立刚性跌落目标面的有限元模型;最后在LS-DYNA中进行跌落高度为0.9 m的自由跌落仿真分析,得到缓冲包装件在接触地面瞬间和反弹瞬间的等效应力云图及其跌落过程中的加速度曲线图。仿真结果表明,所设计的缓冲包装件在跌落过程中的最大加速度为58g,该值满足产品的脆值要求,缓冲包装件可以达到很好的缓冲效果。     

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。     

某型号锂电池全纸化包装件跌落仿真分析

目的 验证锂离子电池全纸化运输包装件的防护性能。方法 依据锂离子电池的产品特性、流通环境以及包装防护等多方面要求，选用合适的纸质包装材料得到全纸化的包装方案，选用仿真分析软件对包装件进行跌落模拟，得到其应力、应变等相关数据。结果 由跌落仿真分析可知，最大应力出现在外壳上盖凸台位置，其应力值为346.06 MPa，超过外壳最大许用应力值(325 MPa)，外壳发生破损。锂电池包装件跌落时，外壳等效应力值为1.211 MPa，仿真得到的应力值均未超过材料的许用应力，不会发生损坏。结论 该包装结构能够在运输过程中吸收大部分的冲击能量，能很好地保护内部产品不受损伤，具有良好的防护性能。     

基于LS-DYNA的修枝机跌落仿真分析

目的寻找修枝机整机跌落时的易破损部件,以便针对易损部件设计更合理的结构和缓冲防护包装。方法基于Hypermesh和LS-DYNA软件对修枝机水平跌落、竖直侧向跌落这2种极限工况进行仿真分析。结果在2种工况下,旋转管均会发生应力集中,出现破损,影响修枝机使用寿命。结论在今后的产品设计中,要重点对旋转管的结构进行优化设计;在运输过程中,要着重针对旋转管部件设计合理的运输包装防护结构。     

基于 SolidWorks的产品跌落仿真应用

目的研究物品跌落时的受力和结构变化,有助于改善物品的抗冲击性能,减小跌落破损概率,减少损失。方法采用基于SolidWorks的产品跌落仿真方法,仿真某型陶瓷水杯的跌落过程,仿真反映了产品跌落过程中各节点的速度、加速度和应力变化。结果杯子在19.365μs的垂直跌落过程中,最大应力在5.534μs时取得,始终在杯底的中部。在对杯子结构进行改进后,同一跌落高度下最大应力由临界破损应力1.720×108N/m2降为1.549×108N/m2,杯子受力得到显著改善。结论结合产品脆值的定义和应用,提出了应用跌落仿真预估产品脆值,指导产品设计和包装,可缩短产品开发周期,节约成本,提高产品质量。     

单晶硅片循环包装设计与可靠性分析

目的 以某公司M10型单晶硅片为研究对象,基于缓冲包装六步法及4R1D原则设计安全经济的单晶硅片循环包装方案。方法 使用Creo软件建立3D模型,利用ANSYS LS-DYNA进行堆码跌落仿真,结合跌落试验结果验证包装的可靠性。结果 动态跌落仿真在角跌落工况下,跌落角产生最大应力为34.42 MPa,小于包装箱许用应力40 MPa;产品最大响应加速度为38.71g,发生在棱跌落工况,小于产品脆值50g。试验与仿真平均误差为8.30%,在450mm跌落高度下。使用此循环包装方案,产品整体破损率降低了8.02%。结论 此循环包装的安全性、便利性和经济性优于现有一次性包装的。     

落地镜缓冲包装设计及仿真分析

目的 基于落地镜的物理特性和运输环境,采用SolidWorks软件建立包装件模型,设计一款满足多款式落地镜使用的包装产品,并提供一种新的包装设计思路。方法 应用Ansys Workbench软件对模型进行仿真,完成模态分析和随机振动仿真分析,应用Ansys Workbench内置的显示动力学插件进行包装件的跌落仿真分析,检验设计的合理性和可行性。结果 对比分析结果可知,新包装件受到冲击时的变形量远小于旧包装件的变形量,且分布均匀,落地镜受其影响而破损的概率极低。在跌落仿真中,旧包装件中落地镜铝合金下边框受到的等效应力为42.158 MPa,大于玻璃镜子的许用应力(28 MPa),导致包装件中的落地镜破损;在新包装件中,铝合金下边框受到的应力小于28 MPa,落地镜不会发生破损。结论 文中设计的落地镜蜂窝纸板箱加聚乙烯泡沫的包装箱具有合理性,其防护性能不仅优于原包装箱,且适用范围更广,证明该设计思路可行。     

圆柱形动力锂电池的绿色包装设计及跌落仿真试验

目的 对圆柱形的车用动力锂电池进行运输包装设计及跌落仿真试验分析。方法 运用运输包装设计五步法,根据产品特性、运输包装要求与流通环境条件,分析现有包装的不足,提出包装解决方案,并依据包装设计方案设计包装材质、结构尺寸,对设计的包装进行强度校核,最后对包装件进行跌落仿真试验,分析和评价所设计的包装方案。结果 设计的运输包装解决方案分为内外包装两部分,内包装使用材质为EPE发泡聚乙烯塑料材料,结构为多孔结构,外包装使用的材质为C楞瓦楞纸板,结构为0201型箱型结构,对所设计的包装方案进行底面跌落模拟仿真试验,锂电池产品所受到的最大等效应力值为5.865 MPa,低于圆柱形动力锂电池材料的许用应力值132.2 MPa。结论 所设计的圆柱形动力锂电池运输包装方案合理,对锂电池类危险品的运输包装设计具有一定的借鉴意义。     

高硼硅玻璃沙拉碗缓冲包装跌落仿真分析

目的 研究高硼硅玻璃沙拉碗跌落冲击时的应力和变形情况,为沙拉碗安全包装提供参考。方法 运用Pro/E软件和Ansys软件建立沙拉碗及其缓冲包装三维有限元模型,对有无缓冲包装以及不同跌落高度和跌落姿态分别进行跌落仿真模拟,获取沙拉碗跌落冲击过程的应力、变形和加速度分布及变化规律。结果 沙拉碗跌落冲击时,最易损坏的部位在上部边缘、底部缓冲包装棱边及角的冲击部位;无缓冲包装时最大应力和脆值分别为76 MPa和1.84×105g,有缓冲包装时的最大应力和脆值分别为0.139 MPa和73.5g。结论 对沙拉碗进行包装设计时,应加强对上部碗口边缘部位和缓冲垫边角的保护;缓冲包装结构对沙拉碗起到了明显的保护作用,该研究为高硼硅沙拉碗缓冲包装的理论研究和结构优化设计提供了参考。     

基于Hypermesh联合LS-DYNA对冰柜跌落的仿真研究

目的 优化冰柜的包装结构设计,保证冰柜在运输和搬运过程中不被损坏。方法 首先对冰柜跌落冲击进行理论分析,然后利用SolidWorks进行三维建模;使用Hypermesh对建立的模型进行前处理,基于有限元法用LS-DYNA进行跌落仿真实验,利用LS-PrePost对仿真结果进行后处理。结果 仿真结果表明,冰柜部分结构会发生塑性变形,为此对冰柜底部支撑结构进行了改进,改进后易损部位的变形量减小了1.87 mm。结论 采用Hypermesh联合LS-DYNA的仿真形式对冰柜跌落进行模拟,可以使设计者检测到产品内部受冲击后的变化特性,也可以预知设计缺陷,针对缺陷进行纠正。这样不仅能够保证设计产品的质量,而且能够大大减少生产周期、节约成本,具有很大的市场推广价值。     

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。