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。     

锂电池运输包装设计与跌落仿真分析

目的 文中以深圳市某科技公司新型动力锂离子电池为研究对象,为其设计缓冲运输包装。方法 结合相关测试标准运用仿真软件ANSYS Workbench对锂电池及其包装件进行跌落仿真分析,并结合跌落试验结果以验证仿真模型的可靠性。结果 裸机跌落时,外壳等效应力最大值为720.41 MPa,超过硬质铝合金的许用应力325 MPa,外壳将会发生破裂;电芯的等效应力最大值为363.4 MPa,超过铝的许用应力280 MPa,可导致电芯损毁;锂离子电池运输包装件跌落仿真结果显示,外壳、电芯、散热板、PCB板等各部件的最大等效应力值较裸机跌落时分别降低了73.66%、39.82%、38.65%、81.70%,且其等效应力的最大值均未超过对应材料的屈服强度。结论 综合变形云图及实验结果,采用EPP泡沫和BC瓦楞纸箱的锂离子电池运输包装结构具有较好的防护效果,能够满足抗冲击强度要求。     

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。     

洗衣机运输包装件的跌落仿真分析

利用ANSYS/LS-DYNA 软件对洗衣机运输包装件进行跌落仿真试验,获得平跌落情况下洗衣机运输包装件的应力、应变的变化规律,为洗衣机运输包装结构强度理论的探讨和结构的优化设计提供了指导.     

塑料瓦楞板组合式周转箱设计及跌落分析

目的设计一款可替代塑料周转箱和瓦楞纸箱的可拼接式塑料瓦楞周转箱,并通过仿真寻找所设计塑料瓦楞周转箱在跌落时的易损部位,以便对所设计结构进行更合理的设计及优化。方法基于HyperMesh LS-DYNA及LS-Pre Post对模型进行日常运输时跌落的模拟仿真,箱体总质量为60 kg,高度为1 m,分别采用斜15°和水平(箱底面相较于跌落地面的角度)这2种工况下进行跌落仿真。结果所设计周转箱在2种工况下底部包边边框刚碰撞时,边框局部等效应力大于200 MPa,超过铝合金的屈服强度,会发生塑性应变,但边框有效塑性应变均未达到铝合金的断面伸长率(16%),因此未发生断裂失效。结论所设计的周转箱抗跌落性能良好,在改进时需着重对4个底角进行加强防护设计。     

基于Ansys Workbench的投影仪运输包装仿真分析

目的为某型号投影仪设计运输包装,并检验该方案的防护性能和安全性能。方法运用有限元软件并进行相关试验,对投影仪包装件进行模态分析、随机振动分析和跌落分析。结果在随机振动仿真分析中,包装件前6阶固有频率均大于25 Hz,避开了公路和铁路运输的共振频率范围,不会发生共振;最大等效应力为4.628 MPa,最大变形量为1.526 mm,各部件应力和变形量均在安全范围内,符合抗振强度要求。在跌落仿真分析中,投影仪裸机跌落时的镜片等效应力最大值为123.49 MPa,超过了玻璃的许用应力(28 MPa),镜头发生破裂;投影仪运输包装跌落时,镜片上等效应力最大值降低为2.1728 MPa,其余部件应力值均未超过对应材料的屈服强度,符合抗冲击强度要求。结论根据分析结果,采用EPE发泡塑料和E型瓦楞纸板的运输包装方案结构设计合理,能够在运输过程中对投影仪起到保护作用,具有一定的可行性。     

无伞空投储液罐的高空跌落仿真分析

目的为提高液体类空投物资补给效率,研究椭球型结构的无伞空投储液罐跌落冲击地面过程的力学响应。方法基于欧拉-拉格朗日耦合算法,建立含有内盛物的椭球形储液罐有限元模型,通过Abaqus CAE仿真跌落得到罐壁材料层为聚乙烯-发泡-聚乙烯在不同厚度比条件下含内盛物跌落的最大等效塑性应变(简称最大塑性应变)云图、应力-时间曲线。结果不同层间厚度比与储液罐的最大塑性应变、塑性应变的时间和应变集中区域有密切联系,当厚度比为1∶2∶1时,罐体达到最大塑性应变的时间短,把手部位出现应变集中现象的概率增大;厚度比为1∶1∶2时,罐体的塑性应变相对降低,抗冲击能力没有达到理想优化效果;厚度比为1∶1∶2时,罐体的塑性应变最小,在此情况下能承受的冲击地面的瞬时速度最大,罐体的结构性能最好。结论基于此提出了一种结构优化思路,在添加中间发泡层以减轻配重的基础上,适当增加外层聚乙烯材料的厚度或者使用缓冲性能更好的材料,增加罐壁的缓冲吸能,改善材料结构强度。     

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。     

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。     

空调塑料材料的碰撞失效模拟研究

研究空调内机塑料材料ABS-121H在跌落工况下的力学行为。通过准静态、动态拉伸力学实验和失效实验,分别建立了不同应变率下材料弹塑性模型及LS-DYNA软件的GISSMO失效模型,并通过整机零部件实验及仿真对材料弹塑性模型和失效模型准确性进行验证。结果表明:考虑应变率效应的材料弹塑性模型可以准确反映结构的加速度和刚度,GISSMO失效模型可以准确预测材料复杂应力状态下的断裂失效行为。该研究为空调跌落仿真的材料模型建立提供参考。     

组件式塑料周转箱结构设计

目的设计卸货时更省时省力的塑料周转箱。方法运用Pro/E软件设计可折叠侧开式塑料周转箱和插板式塑料周转箱,利用Ansys Workbench软件仿真获得组件式塑料周转箱在静态和动态跌落过程的应力、应变和变形等情况。结果塑料周转箱的最大堆码应力发生在侧板底部,最大应变极其微小;角跌落时,应变主要集中在底板、侧板和连接轴上,底板与地面接触点的等效应力最大,其他的最大等效应力都很小。结论周转箱的设计满足强度要求,该设计方案可行。     

双模CNT/Al复合材料变形过程的代表性体积单元模拟

目的 研究双模CNT/Al复合材料在塑性加工过程中的微观结构演变行为。方法 通过ABAQUS/Python二次开发,对双模CNT/Al复合材料代表性体积单元(RVE)进行参数化建模,并基于显式动力学求解器和欧拉-拉格朗日耦合技术,对双模CNT/Al复合材料RVE模型的单向压缩过程和挤压过程进行数值模拟分析。结果 单向压缩模拟结果显示,结构心部异质区两侧的等效塑性应变较大,结构边缘基体区域的等效塑性应变相对较小;最大等效应力位于结构边角处的基体区域,而结构心部异质区的等效应力则相对较小。通过对异质区材料和形态的影响规律进行分析发现,当异质区为粗晶材料时,其变形后的形态更趋于扁平,而当异质区为细晶材料时,其变形后的形态更接近椭圆。通过挤压过程的模拟,实现了对变形过程中双模组织结构变化的分析,模拟结果显示,材料表面与模具贴合良好,异质区随变形的进行被不断拉长,部分异质区由于拉伸程度过大,甚至出现了分离的情况。结论 提出的模拟方法为双模CNT/Al复合材料的挤压变形工艺设计和变形后组织结构预测提供了有效手段。     

一种放射性物品公路运输系统力学安全性研究

目的 根据所装载的内容物特点以及现有成熟的运输固定方式，进行放射性物品运输容器和配套栓系系统的设计，形成具有良好运输匹配性和操作便捷性的核燃料运输系统，为放射性物品安全运输提供参考。方法 采用试验和仿真计算相结合的方法，其中针对放射性物品运输容器开展贯穿、自由下落、穿刺等验证性试验，针对栓系系统设计开展有限元仿真计算，以验证栓系结构强度。结果 试验结果表明运输容器具有良好的力学安全性能，能够保证在经历正常运输条件和运输事故条件后对内容物的包容性。在规定的加速度载荷下，栓系系统的最大应力均小于材料的屈服强度，能够满足公路运输对栓系系统的强度要求。结论 设计的放射性物品运输容器和配套栓系经过安全分析后，组成的公路运输系统能够满足放射性物品公路运输的安全需求。     

钢化玻璃运输包装设计与有限元分析

目的以钢化玻璃为研究对象,设计安全合理的运输包装,并对其保护性能进行有限元分析。方法选择包装材料,设计运输包装各组件的结构及尺寸,利用Pro/E建立运输包装模型,利用Ansys Workbench模型进行静态堆码载荷仿真分析、模态仿真分析、随机振动仿真分析。结果通过静态堆码仿真得到等效应力最大值发生在松木托盘处,为0.506 MPa,远小于松木的屈服极限(10.47 MPa);等效应变最大值为0.0044,换算成包装件变形为2.31 mm,小于包装件允许变形量为4.2 mm;模态仿真分析得到包装件的工作频率为42.2,44.8,51.2,52.6,69.5,69.8 Hz,避开了汽车公路运输车的共振频率2 Hz和10 Hz;在随机振动仿真分析中,包装件在y方向位移为0.037 mm,远小于包装件允许变形量。结论通过仿真分析可以判定所设计的钢化玻璃运输包装方案合理,能够在运输过程中有效保护钢化玻璃的安全。     

JG3军用合成制动液运输包装跌落仿真分析

目的研究JG3军用合成制动液在不同厚度瓦楞纸箱运输包装情况下,角跌落过程对包装箱内部制动液吹塑桶小包装应力、应变的影响。方法利用ANSYS/LS-DYNA软件,对不同厚度瓦楞纸箱运输包装的JG3军用合成制动液进行角跌落仿真实验,获取内部制动液吹塑桶小包装的有效应力及塑性应变数据,分析不同运输包装条件下制动液吹塑桶小包装的应力、应变特点。结果随着瓦楞纸箱运输包装厚度的增大,相同角跌落条件下,包装箱内的制动液吹塑桶小包装总体应力、塑性应变变小;在最厚的瓦楞纸箱包装条件下,部分制动液吹塑桶小包装存在应力、塑性应变集中区域。结论瓦楞纸箱运输包装对内装物的保护作用并非瓦楞厚度越大越好。     

仿生蛛网结构有机硅胶缓冲垫缓冲性能

目的针对高精密轴承缓冲包装垫的缓冲能力不足问题,提出一种新型仿生蛛网结构缓冲垫。方法根据自然界中片状蛛网的形态,确定蛛网结构缓冲垫构型,依据缓冲垫的结构及其径向丝、捕丝等参数之间的关系,建立力学模型和目标优化模型,分析在有限元仿真环境中3种跌落高度下轴承与蛛网结构缓冲垫的应力云图。制作蛛网结构缓冲模具并进行浇铸,完成轴承的跌落试验。结果对跌落试验的数据进行分析处理,可以得到在381、610 mm跌落高度下,轴承所受最大应力并未超出其材料的屈服强度。有蛛网结构缓冲垫比没有蛛网结构缓冲垫时轴承所受的冲击加速度分别下降了86%和78%。结论试验结果可与有限元仿真分析互相验证,为高精密轴承运输跌落过程中的防护提供技术支撑。