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.     

一种马铃薯临界损伤跌落高度的测定方法

针对马铃薯这类不易观察跌落损伤的果蔬产品,提出了一种测定其临界损伤跌落高度的方法。首先对马铃薯进行准静态压缩,得到其产生损伤时的压缩变形量。同时,通过测量马铃薯在不同跌落高度下的跌落信号,分析得到反映不同跌落高度与跌落变形量之间关系的数学模型。对应压缩变形量在此数学模型中的值,即可得到马铃薯的临界损伤跌落高度,为38cm。     

亚临界载荷下跌落高度对苹果贮藏寿命的影响

以洛川富士苹果为对象,研究了苹果在临界损伤高度以下,跌落高度对其贮藏时间的影响。采用自制跌落试验系统,测试了苹果在临界损伤高度下不同高度跌落后的硬度及贮藏时间,统计分析了苹果跌落高度对其硬度及储贮时间的影响。结果表明:在临界高度以下,苹果不会出现现时损伤,但其贮藏时间会缩短;跌落高度越高,贮藏时间缩短越明显。     

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。     

果实亚临界损伤边界曲线

以洛川富士苹果为实验材料,研究了果实在临界损伤高度以下,跌落高度对其贮藏时间的影响,构建了洛川富士苹果的亚临界损伤边界曲线。结果表明,在临界高度以下,果实不会出现损伤,但其贮藏时间会缩短;跌落高度越高,贮藏时间缩短越明显;与传统损伤边界曲线相比,亚临界损伤边界曲线依赖于果实的贮藏时间。     

跌落冲击对苹果呼吸速率的影响

目的研究亚临界载荷对苹果呼吸速率变化的影响机制。方法首先通过在跌落临界高度以下设置不同高度的苹果跌落实验;然后测量跌落后的苹果在密封容器内CO2和O2浓度的变化;最后根据实验数据得到跌落高度与苹果呼吸速率的关系。结果在亚临界高度下,苹果受到损伤冲击后的呼吸速率发生了较大变化。在相同的时间内,跌落高度越高,密闭容器中O2的含量越少,CO2的含量越多,呼吸速率越大。随着跌落高度的增加,氧气的减少率越来越大,二氧化碳的增加率也越来越大。在同一跌落高度下,随着时间的增加,苹果的呼吸速率逐渐减小,当达到一定时间后,呼吸速率趋于平稳。根据实验数据建立了亚临界载荷下呼吸速率与跌落高度和时间的数学模型。结论研究结果有助于果品缓冲包装的改进。     

陶瓷餐具多次跌落损伤及其表征

研究陶瓷餐具多次跌落工况下的损伤表征技术,并建立了理论模型。采用跌落试验测试了陶瓷餐具多次跌落破损加速度与跌落次数的关系,基于理想弹塑性模型,建立了其多次跌落工况下的损伤表征技术描述方程。结果表明:多次跌落工况下陶瓷餐具最大耐受加速度与承受激励次数直接关联,其跌落破损特性呈现累积特征,所建立模型能有效描述这一特性。研究结论对指导陶瓷餐具的物流与销售防护、产品强度改进设计等,具有重要价值和指导意义。     

单层与多层苹果跌落冲击损伤研究

跌落冲击是导致果品机械损伤的主要因素.利用MTS886跌落冲击试验机进行单个与多层苹果的跌落试验测定,分析跌落冲击试验机的冲击过程特性,提出了果品跌落吸收能量的计算公式,得到了苹果跌落损伤体积、速度变化量与其吸收能量之间的关系.结果表明:单个苹果的损伤体积与其吸收的能量之间成线性关系,苹果的速度变化量与损伤体积之间成二次项关系;多层苹果的总损伤体积与其吸收总能量存在线性关系,而其中的单个苹果与其吸收的能量之间不存在线性关系.     

物品包装临界跌落高度与缓冲衬垫特性参数关系初探

运用经典的加速度损坏边界和新提出的位移损坏边界理论，研究了线性包装系统临界跌落高度与缓冲衬垫特性参数（缓冲初垫刚度、最大可压缩量）间的关系，并给出了数值解，为包装动力学理论在工程缓冲设计中的简化应用提供了一种途径和方法。     

苹果碰撞损伤规律的研究

以天津蓟县苹果为试验对象,通过悬摆式碰撞试验,得到了苹果碰撞过程的加速度-时间曲线及其数学表达式,并分析了各碰撞参数对损伤体积的影响.研究表明,吸收能量、跌落角度、峰值加速度、恢复系数对损伤体积的预测较为明显.     

多层苹果刚性跌落冲击模型与冲击响应研究

基于损伤条件下果实刚性跌落冲击变形特征,提出一表征其非线性黏弹性的动态流变模型,建立多层果实跌落冲击模型.以"富士"苹果为研究对象,实施多个高度下的跌落冲击试验,进行动态流变模型的参数识别、4层苹果跌落冲击响应的理论分析与试验结果比较.结果表明,试验结果与理论模型结果吻合性好,所提出苹果流变模型、多层果实跌落冲击模型能合理地表征苹果的非线性黏弹性流变特征、跌落中击动力学特征.研究结果为果实的合理运输包装设计提供了理论基础.     

斜支承系统包装物体的跌落破损边界研究

以斜支承系统为研究对象,建立系统无量纲跌落冲击动力学方程。应用龙格-库塔数值分析方法,以系统特征参数、无量纲跌落冲击速度以及支承角或阻尼比为基本评价量,构建系统的二维跌落破损边界曲线和三维跌落破损边界曲面,讨论系统阻尼比、系统支承角以及系统特征参数等对跌落破损边界的影响。研究表明,系统特征参数、无量纲跌落冲击速度以及系统阻尼比对破损边界影响显著,系统存在最佳阻尼匹配,当系统阻尼比接近最佳匹配值时,系统对产品具有良好的保护性能,降低系统的特征参数或减小系统支承角可改善对产品保护性能。研究结论可为斜支承系统设计提供理论依据。     

基于变分迭代法的悬挂式弹簧系统的跌落破损评价

以悬挂式弹簧系统为研究对象,应用变分迭代法求解系统跌落冲击无量纲动力学方程,得到了系统无量纲位移、加速度响应一阶近似解析解,无量刚位移响应峰值,无量纲加速度响应峰值和无量刚跌落冲击持续时间表达式,与龙格-库塔数值分析结果进行了比较。 结果表明,无量纲加速度响应曲线吻合程度较好,无量纲加速度响应峰值和无量刚跌落冲击持续时间相对误差小于 4% 和 2% 。 建立了包含系统参数、产品脆值、无量纲跌落冲击速度、系统悬挂角等多变量的跌落冲击破损评价方程。 以无量纲跌落冲击速度和系统参数为基本评价量,获得了系统跌落破损边界曲线;以无量纲跌落冲击速度、系统参数和初始悬挂角为基本评价量,获得了系统跌落破损边界曲面。 结果表明,随着系统初始悬挂角减小,系统安全性能提高,悬挂系统几何非线性特性对产品保护性能优于线性系统。 为悬挂式系统缓冲设计提供了理论依据。