蜂窝纸板箱的静态压缩特性研究

建立了蜂窝纸板箱的基本方程,并对蜂窝纸板箱进行了有限元模拟,利用ANSYS对其压缩特性进行了计算;得到了中面受均布载荷时无衬垫和带有蜂窝纸板衬垫两种情况下蜂窝纸板箱的应力图和变形图;同时分析了箱体的应力和变形特点.结果表明:在蜂窝纸板箱底部的中央位置应力和变形均为最大值,这将影响其抗压性能;蜂窝纸板衬垫可以有效地降低最大应力值.此结论为蜂窝纸板箱的优化设计提供了参考依据.     

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。     

蜂窝纸板的静态特性研究

从理论上建立了蜂窝纸板的基本方程,并采用shell63板单元对蜂窝纸板进行了有限元模拟,利用ANSYS对其静态特性进行了计算;得到了中面受均布载荷时蜂窝纸板的应力图和应变图,并分析了板的应力和应变特点,.结果表明:在蜂窝纸板的中央位置应力和应变均为最大值,这将对其缓冲性能产生不良的影响.此结论为蜂窝纸板的改进和优化设计提供了参考依据.     

鸡蛋缓冲包装设计及力学性能分析

目的研究鸡蛋缓冲包装的结构及缓冲效果。方法利用Ansys/LS-DYNA有限元分析软件,对所设计的缓冲包装结构在0.6 m的跌落高度进行角跌落仿真,得到鸡蛋和包装件在与地面接触瞬间、回弹瞬间及跌落结束瞬间的等效应力云图及危险点的加速度曲线,模拟鸡蛋在流通过程中包装件受到冲击和振动时鸡蛋的应力变化,以检验缓冲包装的缓冲效果。结果在跌落过程中,包装件与地面接触瞬间的等效应力最大,为0.784 MPa,小于瓦楞纸板的极限应力;危险点的最大加速度为59g,小于鸡蛋的脆值60g。结论设计的缓冲包装能够起到很好的缓冲效果,可有效提高鸡蛋运输过程中的安全性。     

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。     

工控设备缓冲包装跌落试验及其仿真分析

目的研究某工控设备缓冲包装的跌落数值仿真技术。方法建立一种工控设备缓冲包装的跌落仿真模型,从仿真结果中获得跌落加速度曲线和产品的等效应力云图,观察缓冲包装的变形动画;对比缓冲包装的跌落试验,验证了跌落仿真模型;基于验证的跌落仿真模型,研究EPE衬垫尺寸对缓冲包装跌落冲击响应的影响规律。结果跌落仿真与跌落试验的加速度曲线趋势基本吻合,峰值加速度相差仅0.8%;仿真的等效应力云图显示产品满足强度要求,未发生永久变形,与跌落试验结果一致。对EPE衬垫尺寸的跌落缓冲研究表明,相对于缓冲面积,缓冲厚度的大小对跌落加速度具有更为显著的影响。结论建立的跌落仿真模型具有较高的模拟精度,为产品的缓冲包装结构设计及其优化奠定了良好基础。     

发泡聚乙烯包装系统动力学有限元分析

设计了八角衬垫结构发泡聚乙烯包装系统。基于发泡聚乙烯的应力-应变数据,用有限元思想,计算了发泡聚乙烯包装系统角跌落冲击响应。得到了包装物品应力分布,为角跌落缓冲包装设计、计算提供了有效方法。     

矩形与X形组合蜂窝异面缓冲性能的研究

目的 为了研究矩形与X形组合蜂窝材料在异面冲击载荷下的缓冲吸能特性,建立矩形与X形组合蜂窝的有限元模型,分析在不同冲击条件下组合蜂窝结构的能量吸收、动态平台应力及其变形模式。方法 借助ANSYS/LS–DYNA软件建立可靠的基于单元阵列的异面缓冲性能有限元分析模型,基于该模型在不同结构参数和冲击速度下进行异面动态冲击仿真分析,将结果以图表等形式进行展示。结果 组合蜂窝结构的异面缓冲性能较矩形、X形蜂窝结构更为优异。当相对密度一定时,随着扩展角的增大,组合蜂窝结构的缓冲性能会有一定提升。扩展角为90°的组合蜂窝结构与扩展角为70°、50°和30°的组合蜂窝相比,其单位体积能量吸收值分别提高了3.77%、4.53%和26.95%。异面动态平台应力与冲击速度和结构参数之间,可用某一确定的曲线关系进行拟合。结论 矩形与X形蜂窝之间会产生较强的耦合效应,使组合蜂窝结构的接触载荷和总能量吸收值均大于两者之和;冲击速度对变形模式的影响较大,在冲击载荷下存在3种变形模式,但壁厚的改变对变形模式并未产生明显影响。当扩展角和冲击速度一定时,组合蜂窝异面动态平台应力与壁厚边长比呈二次曲线关系;给定扩展角和壁厚时,异面动态平台应力与冲击速度呈一次曲线关系。     

缓冲包装设计若干问题

用数字方法讨论缓冲包装件在全面缓冲和局部缓冲条件下,在对角方向承受冲击作用时的缓冲效果。根据推导出的算式表明,在外包装纸箱全面缓冲条件下,发生在产品上的冲击加速度角跌落比平面跌落来得小,局部缓冲时角跌落比平面跌落来得大。     

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。     

考虑蜂窝纸板箱缓冲作用的产品包装系统跌落冲击研究*

在实际缓冲包装设计中,忽略了外包装箱的缓冲作用,因此很难得到合理的缓冲结构。为了研究外包装箱对缓冲包装系统的影响,首先基于压缩试验分别确立了制作外包装箱的蜂窝纸板与缓冲材料发泡聚乙烯的本构关系;其次建立了发泡聚乙烯与蜂窝纸板的串联力学模型,并介绍了求解算法;最后基于物品响应加速度小于许用值及材料用量最小化两个原则,设计了串联缓冲包装结构目标优化函数并介绍了优化函数的求解步骤,通过试验数据验证了模型的正确性。结果表明,如果不考虑蜂窝纸板箱的缓冲作用,会造成很大程度的保守包装,因此考虑外包装箱的缓冲作用能有效避免缓冲材料的过度使用。这些研究结果与方法为其他不同缓冲材料的串联提供了参考。     

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/s²,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。     

吊灯灯罩缓冲衬垫的随机振动仿真分析及实验验证

目的研究吊灯灯罩纤维模塑缓冲衬垫在随机振动激励下结构设计的合理性,及其对产品的保护性能。方法利用Ansys软件对吊灯灯罩纤维模塑缓冲衬垫包装件进行模态分析,获取包装件的固有频率和振型,将路面随机振动激励谱作用于纤维模塑缓冲衬垫包装件进行仿真分析,得到包装件的应力、应变云图和加速度功率谱密度响应曲线等,以此分析其结构设计的合理性以及对产品的保护性能,并进行实验验证。结果灯罩所受应力值远小于灯罩材料所能承受的最大屈服应力值(75 MPa),吊灯灯罩保存完好;有限元分析得到的结果与实测结果一致。结论纤维模塑缓冲垫结构设计合理,强度可满足保护产品的要求;利用有限元仿真分析解决纤维模塑缓冲包装制品的随机振动问题是可靠的,适用于动态环境下同类缓冲制品性能的研究,为缓冲包装产品性能预测、结构设计及优化提供有效分析手段。     

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。     

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。     

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。     

考虑转动的双曲正切与正切组合模型缓冲系统冲击响应研究

针对普遍使用的缓冲材料受压时应力-应变曲线呈现的线弹性区、屈服区和压实区三段式形态,建立了双曲正切与正切组合模型.在此基础上,考虑包装产品冲击时由偏心导致的受力不平衡引起的转动,推导了具有转动和平动耦合的缓冲包装系统在半正弦加速度脉冲激励下的动力学方程,探讨了包装系统平动与转动相耦合的规律.数值算例的结果表明,未考虑转动效应,会导致一定程度的过度包装,造成浪费.该模型的建立和考虑平动与转动相耦合情况的动力学方程,更加接近实际缓冲包装的工程应用情况,为包装结构优化设计提供了参考.     

蜂窝纸板缓冲曲线特征分析

分析了典型缓冲材料与蜂窝纸板力学模型的应力-应变曲线及缓冲系数-最大应力曲线特征,并提出了利用缓冲系数-最大应力曲线设计蜂窝纸板缓冲衬垫的方法。研究结果表明:典型缓冲材料的应力-应变曲线呈现单调递增趋势;蜂窝纸板的应力-应变曲线特征比较复杂,分为线弹性阶段、屈曲变形阶段、密实化阶段;蜂窝纸板的缓冲系数-最大应力曲线不规则,线弹性阶段的缓冲系数较大,缓冲效率不高,在该阶段可以与其它缓冲材料组合使用,屈曲变形阶段的缓冲系数及应力均较小,缓冲效率较高,但需要跨越峰值应力,在该阶段衬垫设计按照线弹性阶段的峰值应力计算,密实化阶段的材料承受应力较大,不利于保护产品。预压后的蜂窝纸板损失了部分承载能力,其缓冲系数-最大应力曲线平滑,因而其衬垫可按照经典缓冲衬垫设计方法进行设计。