基于构型设计的非标包装箱力学行为数值研究

目的 深入认识非标包装箱承力钢结构框架的力学特性,避免发生包装箱失效事件。方法 基于弹塑性力学,利用数值计算软件建立足尺度产品–框架互作用非线性有限元模型,研究框架在不同工作环境下的力学特性。结果 包装箱采用六吊点起吊与采用四吊点起吊相比,采用六吊点起吊框架安全性更高、疲劳寿命更长、变形量更小。当产品载荷接近包装箱设计载重时,六吊点起吊方式为优选方案。起吊和堆码工况框架失效均主要体现为强度失效,危险位置为型钢对接尖角应力集中处,对该位置进行局部加强可提升框架的载重能力。结论 所研究非标包装箱能够满足项目的装箱和运输需求,与常规装箱运输方案相比,具有明显的经济效益,建议研究对象起吊加速度小于1g。     

某新型导弹包装箱-箱架联吊动力学仿真分析

目的 研究某新型导弹包装箱-箱架系统的动力学响应。方法 建立包装箱-箱架系统的动力学模型,利用有限元分析方法对其进行联吊工况下的瞬态动力学分析,并通过试制样件进行联吊工况的试验。结果 通过仿真分析得到了箱架系统起吊过程中各部位处的应力结果。在包装箱-箱架以1×4,2×2等2种堆码方式起吊时箱架系统的最大应力分别为78 MPa和158 MPa,以1×4堆码方式起吊时箱架系统的最大应力水平明显低于2×2堆码方式起吊时的最大应力水平;2种工况下起吊的最大应力明显小于材料的屈服强度。结论 箱架系统以2.5g的冲击联吊载荷起吊时结构不会发生强度破坏。包装箱在进行吊装试验后,包装箱外形结构完好,无破损,无裂纹,无影响使用的永久性变形。     

接装机吊具设计与强度分析

目的 为保障大型工业机械装配、包装、起吊与转运的安全性,对其吊具系统进行结构强度分析与优化设计。方法 设计地脚承重试验,采用称重传感器获得接装机重量,确定吊具载荷。建立烟支接装机吊具有限元分析模型,研究偏载系数为1.5时准静态状态下吊具的应力应变分布规律。基于结构最大应力和许用安全因子,对吊具结构进行优化。结果 优化后底板最大应力为79.6 MPa,安全因子大于3。起吊构件的最大应力为47.6 MPa,安全因子大于5。撑杆部件结构优化后,撑杆最大应力为175 MPa,安全因子大于1.3。接装机起吊试验结果表明,设计的吊具可安全起吊和转运接装机,试验结果与模拟结果相符。结论 设计与优化的吊具结构满足强度要求,能安全起吊、包装和转运接装机。本文的研究为工业机械设备系统性包装运输的安全设计提供了重要理论依据。     

复合材料包装箱结构轻量化设计仿真技术研究

目的 针对复合材料结构包装箱进行轻量化设计，使其在内压及堆码工况下，结构强度能够满足使用要求。方法 针对局部非主承力位置进行改进，利用ABAQUS软件对包装箱的内压和堆码工况进行数值仿真分析，其中载荷工况安全系数均为1.5。结果 包装箱理论质量减少了64 kg，减少比例约为5.4%。最大载荷应力为344MPa，变形量为4.69mm，均满足使用要求。结论 包装箱结构轻量化后，在内压工况下各结构应力水平均有小幅上升，在堆码工况下各结构应力水平无明显变化，综上均处于安全范围，不会导致结构破坏。优化后的产品，实现了轻量化效果，理论证明结构改进安全可靠。可为国内类似复合材料包装箱轻量化结构改进提供数据支撑。     

基于Ansys的重型包装钢架箱工程轻量化设计

目的以某重型装备的运输用框架结构为研究对象,提出工程轻量化的设计准则及设计方案,以解决重型装备过度包装的问题。方法利用Ansys软件对运输用钢架包装箱的起吊工况和堆码工况进行数值仿真分析,并基于分析结果对经验设计方案进行改进。结果优化后的钢架箱质量减少了942kg,质量减少比例达到了43%,起吊工况静强度安全系数为2.14,堆码工况静强度安全系数为1.94,稳定性安全系数有4.96倍。结论工程轻量化设计后的钢架箱满足屈服强度失效准则和稳定性失效准则规定的安全性能,提高了材料的使用效率,包装成本显著减少。     

基于车体协同的铁路运输轮式货物轮挡设计

目的 为保证运输安全,轮式货物在铁路运输过程中需要用轮挡限位。针对我国铁路运输轮式货物的现状及存在的问题,提出车体与加固装置协同设计的理念,设计一种轮挡可调式,适用于多种规格的轮式货物,存用一体、可靠性高、使用快捷。方法 利用SolidWorks建立轮挡三维模型,通过铁路运输加固强度计算,确定在最不利状况下对轮挡的强度要求,进行载荷和约束分析,利用有限元分析软件SolidWorks simulation进行仿真计算及强度分析。结果 得到该轮挡在最不利工况下的应力及位移情况。最大应力出现在轮挡底面与活动销连接部位,最大应力值为499.9 MPa,不超出设计所用材料的许用应力（585 MPa）;最大位移为0.99 mm,在允许范围内。结论 该轮挡的强度满足安全运输的要求,用于多种轮式货物铁路运输装载加固,可有效提高加固效率。     

可折叠水产品运输保温包装箱结构设计

目的 开发可折叠水产品运输保温包装箱。方法 借鉴纸包装结构设计中的可折叠设计思想, 以塑料中空板为箱体材料, 结合保温材料, 得到可折叠水产品运输保温包装箱结构设计方案, 将其与普通塑料泡沫箱进行物流成本对比分析, 通过抗压试验测定分析不同类型水产品运输保温包装箱的抗压强度。结果 该包装箱实现了空箱储运时可折叠, 降低了物流成本; 箱子抗压强度好, 优于市场上常用的水产品塑料泡沫箱, 同时可通过调整外箱体材料及保温材料来优化包装箱的各方面性能; 在采用该包装箱进行水产品包装时, 需在内包装中增加塑料袋来满足水产品物流运输过程中防水渗漏的要求。结论 该可折叠水产品运输保温包装箱的结构设计方案可行, 力学性能好。     

浅谈军品运输包装的钢木结合设计与应用

信息化条件下联合作战对军品运输包装要求保护、存储、快速运输,尤其智能时代,短距离的传统人工搬运被机械搬运、机器人搬运等替代,运输包装箱要求强度高、可靠性高、可循环、可重复使用。整合传统木箱的设计方法,设计由钢制底座、木制侧板、端板、顶盖组成的钢木结合的包装箱替代传统的单一木制包装箱,实现军品运输包装快速运输、可靠性强、可重复利用功能等更高作战要求。     

某型包装箱跌落动力学仿真分析

目的研究某新型导弹包装箱跌落工况下的冲击动力学响应,校核箱体结构是否满足设计要求。方法采用有限元仿真技术,研究包装箱结构跌落冲击动力学行为。建立箱体结构三维仿真模型,分析水平跌落和棱边跌落等2种工况,得到箱体的应力分布以及加速度响应,进一步对仿真分析结果的可靠性进行试验验证。结果 2种跌落工况下,箱体所受最大应力均小于材料的屈服极限。经跌落试验测试,箱体结构完好,无损伤和变形,试验结果与仿真结果吻合。结论有限元分析结果合理可靠,包装箱结构性能满足设计要求。     

大型精密仪器运输包装箱设计及试验

目的为了在控制包装箱整体重量的同时,提高包装箱的气密性及承压能力,对大型精密仪器运输包装箱的结构进行设计及优化。方法针对精密仪器运输过程中"气体保护及密封性"的需求,设计钢骨架与玻璃纤维复合的箱体结构,并利用有限元仿真对设计方案进行分析评估,最后进行箱体的承压试验与气密性试验。结果箱体在极端工况下的最大变形量为4.82 mm,在建立的箱内温度和大气压补偿模型基础上,包装箱泄露率仅为520.5 Pa/48 h。结论采用钢骨架与玻璃纤维复合的箱体结构,满足了大型精密仪器运输的承压及密封性要求,为大型密闭箱体设计及试验提供了参考。     

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。     

一种可折叠环保型包装箱的结构设计与分析

目的为了降低物流成本,解决快递包装箱日益增长的需求量与社会资源浪费和物流成本增加的矛盾。方法采用国际标准化模数尺寸作为基础,使用模数分割法进行箱体尺寸设计,并通过统计电商物流包装箱尺寸分布情况初步确定设计尺寸。基于模块化设计和绿色设计,采用可降解材料聚丙烯设计一种可折叠环保型包装箱方案,不仅可以方便折叠与回收,同时通过模块化设置改变箱体尺寸,以满足不同规格商品的包装需求。采用第四强度理论和有限元分析的方法,进行力学分析验证其可靠性。结果箱体在长度方向可实现模块化长度调整,当箱体尺寸为260 mm×180 mm,高度为180 mm,壁厚为5 mm,圆角半径为5 mm时综合性能最优,货物在静止堆码和运输加减速的工况下,箱体最大应力均小于聚丙烯的压缩屈服强度,尺寸设计可靠。结论可折叠环保型快递包装箱具有较好的收纳性、可回收性、环保性、防潮性和灵活性,同时具有良好的力学性能,保证了使用的可靠性,有效地解决了快递包装箱不能循环利用、商品过度包装、安全性能及抗压性能较差等问题。     

操控台结构优化设计及运输包装方法研究

目的 解决操控台在按照振动试验考核过程中出现的内部结构散架、表面磨损等问题,通过振动试验考核,满足恶劣颠簸路段运输要求。方法 对操控台进行力学仿真,对操控台结构最大等效应力处进行优化设计,提出一种加固木箱填充聚氨酯发泡材料的包装方法,采用有限元仿真计算和剩余强度系数公式评估强度安全,并通过随机振动试验进行验证。结果 优化结构及改进包装后的操控台剩余强度系数大于1,随机振动试验后台体及包装箱未出现损坏现象。结论 操控台结构优化方式和新型包装方法具有合理性,满足振动试验考核和恶劣颠簸路段运输要求。     

平板玻璃运输包装设计及保护性能分析

目的采用瓦楞纸箱内衬聚氨酯泡沫衬垫设计平板玻璃运输包装,通过仿真分析检验设计的合理性与可行性。方法采用Creo parametric软件建立运输包装件模型,采用Ansys Workbench软件对模型进行仿真分析,完成静态堆码载荷仿真、模态仿真、随机振动仿真,并利用LS-DYNA与Ansys Workbench进行联合模拟跌落仿真。结果将瓦楞纸箱与木箱运输包装形式的仿真结果进行对比分析,得出相同静应力作用下,瓦楞纸箱包装的最大响应应力最小且分布均匀;随机振动过程中,虽然瓦楞纸箱相对于木箱形变量较大,但避免应力集中情况且满足变形限度要求;跌落过程中,瓦楞纸箱相对于木箱传递到平板玻璃的作用力较小,且避免了应力集中现象。结论综合分析结果,瓦楞纸箱加聚氨酯缓冲衬垫的运输包装形式设计合理,能够在运输过程中更好保护平板玻璃的安全,设计方案可行。     

打印机缓冲包装设计及力学性能仿真分析

为了研究纸浆模塑材料对打印机储运过程中的缓冲作用和力学性能,以打印机为研究对象,设计了打印机的缓冲单元,利用有限元分析软件对打印机缓冲单元静态堆码和动态冲击的力学性能进行了仿真分析.结果表明:打印机堆码单元的静态载荷为744.8 N时,缓冲单元最大应力出现在瓦楞纸箱上,最大应力为0.47 MPa,小于瓦楞纸板的极限应力2.38 MPa.打印机的缓冲单元以角接触跌落时的动态冲击最大,瓦楞纸箱的最大应力为6.25 MPa,超过了其极限应力,但下衬垫和打印机的最大应力分别为0.38 MPa和0.11 MPa,小于纸浆模塑材料和ABS的极限应力2.00 MPa和49.00 MPa.瓦楞纸箱吸收了冲击过程中产生的能量,对内装物起到了很好的保护作用.因此,利用纸浆模塑设计的缓冲衬垫,能够对打印机起较好的保护作用,提高了储运的安全性,更重要的是符合了可持续发展的绿色包装设计理念.     

某型装备载车系统维修性人机工程设计研究

目的 某型装备载车系统为依据机动使用要求设计的特种车辆,为契合任务需要,在一定程度上提高其使用可用度,针对其维修性需求进行分析。方法 通过建立以维修性核心评价指标为中心的人机工程设计参数体系,确定“简化及模块化设计、良好的可测试性及可达性、具有完善的防差错和识别标记的设计、保证维修的安全性”等人机工程设计原则,并对常用系统建模方法,如PETRI网、IDEF、UML和eEPC等进行比较,选用事件驱动过程链(eEPC)方法进行建模。结论 通过收集统计该型装备载车系统试验及试用阶段维修性相关数据,运用eEPC的流程模型开展针对性的分析与讨论,提出对其维修性人机工程设计改进的措施与建议,实现缩短其预防性维修时间、修复性维修时间,提高应急反应速度和装备任务可靠性。