箱装电子仪器安全跌落冲击数值模拟方法研究

为正确评估跌落冲击对箱装电子仪器可靠性的影响,确定了合理的包装参数和设计流程,科学指导运输与试验,分别采用理论分析和有限元计算方法对箱装电子仪器垂直跌落的情况进行了仿真,得到了垂直跌落条件下电子仪器最大加速度和最大位移随跌落高度与缓冲垫弹性模量变化的规律。结合产品脆值,确定了产品储运过程中的最大堆垛高度,并得到了合理的包装设计流程,从而为有效指导产品包装设计、实体试验和储运安全提供了理论依据。     

包装冲击试验机研究与设计

针对缓冲材料测试和脆值测试要求,对包装冲击试验机机械结构进行设计,改进跌落滑台和增压缸,增加了测速功能;通过采集卡和电气控制设计,提高试验自动化程度,实现自动跌落及制动;研制的专用虚拟仪器,自动完成试验结果分析计算、曲线拟合和冲击谱分析,免去了以往复杂的数据处理过程。     

液晶电视跌落测试动态脆值分析

论述了液晶电视全瓦楞缓冲包装结构设计方案,并对跌落测试数据进行了分析,论证了缓冲衬垫在装配过紧或较松的情况下,包装件在跌落测试中会产生不同的冲击响应谱曲线。据此提出了动态脆值概念,利用反推法寻求了最适合的动态脆值,优化了产品缓冲包装设计。     

单自由度模型苹果脆值的预测

目的 以苹果为研究对象,建立一种易操作的脆值测定方案对苹果进行缓冲包装设计和分析。 方法 通过静态压缩试验测得苹果的线刚度,通过跌落试验测出破损临界跌落高度,进而基于单自由度理论模型计算出苹果脆值。根据苹果的脆值和缓冲材料的静态缓冲系数设计出最优包装方案。最后,模拟公路随机振动和跌落试验评价上述缓冲方案的可行性。结果 无泡沫网苹果的破损临界跌落高度为 5 cm,线刚度为106.59 kN/m,固有频率为109.79 Hz;带泡沫网苹果破损临界跌落高度为10 cm,线刚度为104.48 kN/m,固有频率为106.58 Hz,临界脆值Gc约为96.28。据此,按照80 cm的搬运跌落高度设计时,缓冲材料EPE厚度需要达到1.98 cm。结论 建立的脆值测定方案具有精准度高,且较传统脆值测定方法对仪器依赖度低,具有操作简便易行、普适性强等优点,易于推广到其他类型包装件脆值的测定。     

汽车大灯的全纸运输包装设计

针对汽车大灯运输包装的保护性、环保性较差的现状,以某品牌汽车大灯为例,提出全纸运输包装设计方案。采用缓冲包装设计"六步法",先对国内物流运输环境及汽车大灯自身特性进行分析,确定设计目标;其次,选择合适的包装材料进行创新性包装结构设计;最后将设计方案制作实样,进行包装性能测试试验,并针对试验过程中出现的问题提出了改进措施。采用"1角3棱6面"方式对改进后的缓冲包装进行等效跌落高度1.2 m的自由跌落试验,结果显示面5的跌落对汽车大灯影响最大,冲击最大加速度为15.1g,远小于大灯脆值,且缓冲结构无明显破损。正弦扫频及随机振动试验结果显示,缓冲包装避开了汽车大灯自身的共振频率。该方案的内部缓冲件具备良好的缓冲、防振和堆码性能,且采用全纸包装材料,绿色环保,易于加工。     

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。     

缓冲包装的跌落冲击及其参数方程

对缓冲包装系统的跌落冲击过程的动态特性分三阶段进行了分析，以脆值理论作为基础，建立受跌落冲击的缓冲包装系统“无回跳”的参数方程。     

跌落损伤脆值及损伤边界

提出了跌落损伤脆值与跌落损伤边界的新概念,并提出了测定获取跌落冲击损伤脆值与跌落损伤边界曲线的技术过程与方法.以嘎拉苹果为研究对象,设计多组高度对嘎拉苹果进行自由跌落刚性冲击试验.在测试获得冲击力-时间数据的基础上,通过理论分析计算,得到加速度-时间、变形量-时间等动态关系曲线,获得了嘎拉苹果跌落损伤脆值;构造了嘎拉苹果跌落损伤边界曲线.结果表明,跌落损伤边界曲线与传统产品跌落破损边界曲线存在较大差异.对应果品类产品,即使速度很小,只要产品瞬时加速度达到一定值,也将产生冲击损伤;对应不同的损伤率,可构造相应的多条损伤边界曲线.提出的概念及研究结果为控制果品类产品的跌落损伤、合理地进行缓冲包装设计提供了新的理论基础.     

包装冲击试验机及专用虚拟仪器研究

针对缓冲材料测试和脆值测试要求,开发研制用于缓冲材料冲击试验、产品脆值试验的包装冲击试验机,通过开发配套的专用虚拟仪器,能自动完成试验结果分析、计算和曲线拟合。     

跌落冲击计算机辅助测试系统的研究

介绍了跌落冲击测试系统的组成和原理,基于跌落冲击试验的共性,研究了跌落冲击试验数据处理方法,在采用卡尔曼滤波对采集数据进行处理的基础上,提出冲击过程曲线的B样条拟合方法以及基于拟合曲线的最大加速度值和速度变化量的求解算法。最后,依据各种试验原理,利用VC 6.0开发了集产品脆值和破损边界曲线测定、包装件跌落试验、包装材料动态缓冲性能测试于一体的计算机辅助测试软件。     

基于产品冲击临界值的缓冲包装设计

为避免脆值技术在SSD固态硬盘缓冲包装出现过保护的现象,本文引入基于产品抗冲击临界值的实验方法,结合缓冲包装设计原理来确定其包装方案,实施跌落试验验证此方法对该SSD产品在实际缓冲包装中的有效性。并与传统的包装脆值技术进行比较,指出此方法避免了缓冲包装过保护和高成本的问题。     

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。     

液晶显示器缓冲垫绿色设计及有限元分析

目的设计绿色环保的液晶显示器缓冲衬垫,并对其受跌落冲击时的缓冲效果进行有限元分析。方法采用瓦楞纸板折叠成形的方式对液晶显示器的缓冲衬垫进行绿色设计。在ABAQUS有限元软件中建立液晶显示器和缓冲衬垫的实体模型,通过有限元软件模拟液晶显示器运输过程中角跌落的冲击响应,分析缓冲衬垫的缓冲效果。结果角跌落冲击过程中,等效应力云图表明衬垫跌落角处变形较大,应力集中,显示器跌落角处最大应力达到1.293 MPa,但未超过材料的屈服极限。冲击加速度计算结果表明,以1 m的高度跌落时,显示器上易损件的最大冲击加速度为748 m/s2,未超过液晶显示器的许用脆值。结论瓦楞纸板折叠成形的环保缓冲衬垫满足缓冲包装要求,能有效保护显示器抵抗跌落冲击。     

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。     

框架式灯具缓冲包装结构设计

目的 在绿色包装设计的新要求下,改进传统塑料包装方案,以框架式灯具的安全运输为例,设计一种面向框架类产品的全瓦楞纸板的绿色缓冲包装.方法 以缓冲包装六步法为依据,利用平面材料立体化造型设计方法,设计全瓦楞纸板缓冲包装结构,并利用E和B型瓦楞纸板分别制作出2套结构尺寸相等的缓冲包装.根据ISTA-1A标准对2组包装件进行跌落试验,通过安装在灯具上的传感器测试的数据及包装件的变形,研究瓦楞板厚度对包装件缓冲性能的影响,综合评价包装件的缓冲性能.结果 对2套不同厚度的瓦楞纸板缓冲包装结构,分别进行一角、三棱、六面的跌落测试,得出了相应加速度-时间曲线和包装件变形图.结果 表明,跌落过程中灯具系统的最大加速度为684.17 m/s2,小于灯泡脆值(784 m/s2),并且灯架未变形,灯泡及配件均未损坏,B型瓦楞板制作缓冲包装结构在试验后相对于E型瓦楞板制作的变形更小.结论 2套全瓦楞缓冲包装具有良好的缓冲性能,厚度大的纸板具有更好的缓冲效果,能有效缓冲框架灯具在物流运输过程中所受到的冲击,适用于装卡在其他框架类产品的两端,具有较好的使用价值和应用前景.     

基于六步法的球形台灯减量化包装设计

目的以易碎品球形台灯为包装对象,基于六步法对其进行创新包装设计,为减量化包装提供参考案例。方法确定物流环境条件,为后续验证试验提供评价依据;分析被包装对象的特性和脆值,为包装设计提供依据;进行减量化包装结构设计;对包装设计进行优化;通过验证试验确保方案的可靠性。结果自由跌落试验的角跌落峰值加速度为94.3g,显著小于产品脆值(110.5g);试验验证产品无损伤,功能正常,包装具有良好缓冲性能。定频振动试验后验证产品功能正常,包装具有良好的防振性能。结论基于六步法设计的球形台灯减量化包装具有足够的安全性、可观的经济性和良好的消费者体验。     

反推G值法在缓冲包装设计中的应用

详细论述了一款空调器室内机的缓冲包装优化设计方案,在该优化方案设计中应用了反推G值法,并通过实例证实了其可行性.其结论表明,反推G值法在缓冲包装的设计中具有很好的作用,可以使缓冲包装设计更具合理性,物流包装成本更低,具有很大的参考价值.     

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。     

用通用仪器进行跌落试验

通过跌落试验测定包装商品的脆值,是包装设计研究的试验基础。本文介绍简易的跌落试验装置、测试方法及结果,供仅有一般测振动冲击仪器而缺少冲击台的单位参考。     

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。