智慧课堂在《食品添加剂》课程教学中的实践探索

目的 研究发泡聚乙烯(EPE)缓冲曲线的简便预测方法,利用一条已知缓冲曲线作为预测工具曲线,基于能量密度对已知缓冲曲线进行处理,从而得到EPE缓冲曲线族。方法 根据能量守恒定律,通过得到该缓冲材料的能量密度-冲击应力曲线,绘制不同条件下的缓冲曲线。推导缓冲材料静应力、冲击应力、单位体积吸收能量之间的关系,提出预测缓冲材料冲击最大加速度,以及生成缓冲曲线族的方法。利用密度为24 kg/m³,材料厚度分别为25.4,38.1,50.8,76.2 mm的EPE,跌落高度分别为30.5,45.7,61.0 cm的出版缓冲曲线,以及密度为35 kg/m³,材料厚度为55 mm的EPE,跌落高度分别为46,66,76 cm的试验缓冲曲线,预测不同条件下的EPE缓冲曲线,并与出版缓冲曲线和试验缓冲曲线进行对比和误差分析。结果 选用适当条件范围(跌落高度及材料厚度)的缓冲曲线作为预测工具曲线预测缓冲曲线族,预测结果与已出版或试验缓冲曲线较为接近。结论 此方法可以有效减少试验次数,为快速获得缓冲曲线族提供了新思路。     

外包装瓦楞纸箱对缓冲性能的影响研究

目的研究外包装瓦楞纸箱对整体缓冲性能的影响。方法实验设定400,600,750 mm等3个等效跌落高度,设置单种EPE与EPE/瓦楞纸板组合材料的对比实验组,测定试样的动态压缩残余应变、最大加速度变化率,并绘制应力-应变曲线、最大加速度-静应力曲线及缓冲系数-最大应力曲线。结果EPE/瓦楞纸板的缓冲性能明显优于单种EPE,最大加速度值平均减小5%~13%,缓冲系数减小2%~10%,同时极值点的承载能力提高了20%左右。结论瓦楞纸板组合材料的缓冲性能明显增强,考虑外包装箱瓦楞纸板的缓冲作用具有实际应用意义。     

红外镜头跌落冲击仿真及缓冲包装方法选择研究

基于显式动力分析理论,对某款红外镜头及其包装件进行跌落仿真分析,提取镜头整体,大、小镜片在每个时刻的最大应力,在MATLAB中生成曲线,得出在初始时刻,大镜片上的应力大于小镜片上的,而在结束阶段,情况相反,从而引发了设计者对镜片安装处镜筒的壁厚设计的思考;以硬质PU泡沫作为此类红外镜头的缓冲包装,在保护产品抵抗冲击方面,采用局部缓冲优于全面缓冲。并将局部缓冲下大、小镜片中心点Z向加速度峰值与裸机的作比较,发现该缓冲方法对峰值的削弱效果非常明显。最后将局部缓冲包装件放入瓦楞纸箱进行跌落试验,且能通过。这种基于仿真的设计方法为红外产品结构设计及缓冲包装方法的选择提供了一种有效的研究手段。     

充气垫缓冲材料动态冲击性能评价

目的研究了2种不同宽度规格的充气垫缓冲材料在不同跌落高度下的缓冲性能。方法对每种规格气垫在不同跌落高度下分别使用5个不同质量块进行了动态冲击试验,绘制了最大加速度-静应力曲线,研究了跌落高度对充气垫动态特性的影响,并比较了不同宽度规格充气垫动态缓冲应用特性。结果同一规格的充气垫随着跌落高度的增加,最大冲击加速度逐渐增大;在同一跌落高度下,较宽规格的充气垫的最大冲击加速度较小。结论在1~2 kPa载荷范围内,充气垫冲击加速度在80~170 g的范围内变化,跌落高度变化及气柱宽度规格变化的缓冲性能测试评价了充气垫缓冲材料的缓冲包装应用范围。     

材料的两种缓冲特性曲线的变换

缓冲系数与动应力(C-σ_d)曲线和冲击强度与静应力(G-σ_j)曲线是材料的两种缓冲特性曲线。本文从有关的基本概念出发,研究两种特性曲线之间的内在关系,证明两种特性曲线可以相互交换,并导出了实现两种变换的两组参数方程。     

基于静态压缩实验的包装缓冲材料性能研究

发泡聚苯乙烯（EPS）和发泡聚乙烯（EPE）缓冲包装材料都是粘弹性材料。本实验模拟了这两种缓冲材料在包装件中的使用情况。通过应力-应变曲线和缓冲系数最大静应力曲线对比分析了EPS与EPE在预压缩前后表现出来的力学性能和缓冲性能。为缓冲包装设计起到一定的指导意义。     

空气柱衬垫缓冲性能研究

目的对空气柱衬垫的缓冲性能进行分析研究。方法通过动态压缩试验和应力-能量法得到空气柱衬垫最大加速度-静应力曲线,研究其动态缓冲性及承载力。结果得到了空气柱衬垫在不同跌落高度不同厚度的动态压缩试验曲线。结论材料缓冲性和承载能力均随着厚度增大而加强,跌落高度增大,包装件所受冲击载荷也随之增大。研究结果为进行合理缓冲包装设计提供计算依据。     

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。     

运用数学拟合方法绘制动态冲击缓冲曲线的研究

提出了一个研究发泡聚乙烯缓冲曲线的方法。该方法使用压力-能量曲线来研究缓冲包装用发泡聚乙烯的动态缓冲性能。由于获得动态缓冲曲线需要大量的冲击实验和有效的数据,该方法是获得同种材料在多种厚度、多种跌落高度条件下的动态缓冲曲线的简便方法。该方法能够提供充足的数据,并为缓冲包装设计提供最大加速度、静应力和缓冲系数的参考。     

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。     

泡沫塑料/瓦楞纸板组合结构的缓冲性能

目的分析比较不同种类缓冲材料组合结构的缓冲性能。方法将EPS和EPE分别与单、双瓦楞纸板进行叠合,获得4种组合结构件,对上述缓冲材料进行静态压缩试验。结果得到不同材料的应力-应变曲线及缓冲系数曲线。结论泡沫塑料/双瓦楞纸板的应变能大于泡沫塑料/单瓦楞纸板;EPE/双瓦楞纸板的缓冲性能相对于EPS/双瓦楞纸板来说更为优异;泡沫塑料/双瓦楞纸板的最小缓冲系数低于相对应的泡沫塑料。     

确定缓冲曲线的应力-能量法研究

应力-能量法是确定缓冲材料缓冲曲线的主要方法,其能预测任意高度的缓冲曲线,操作简便,且基于试验所得数据进行推算,可以得到较为精确完整的缓冲曲线,但由于应力-能量法是以假定缓冲材料在受到冲击过程中没有能量损失为前提,且该法较易受人为因素的影响,故利用应力-能量法的动能量公式计算得到的能量不够精确.现有对应力-能量法的应用研究可分为直接应用和改进应用两个方面,今后的研究可适当减少能量水平和跌落次数,进一步优化数据拟合函数的选取以及试验数据,从而更大程度地节省材料及试验时间,以获得更准确的缓冲曲线.     

变幅多次冲击对蜂窝纸板缓冲特性影响

目的研究了蜂窝纸板在面外变幅多次冲击下的缓冲特性,为蜂窝纸板的运输包装设计提供参考。方法对蜂窝纸板进行不同强度类型的多次冲击,以模拟运输过程中其经历的冲击与跌落,再通过进行准静态压缩试验来评估其缓冲性能的变化情况。结果多次冲击后蜂窝的剩余结构产生了2个明显的变形情况:具有垂直胞壁的未压溃部分和由于冲击累积而导致褶皱的压溃部分;发现冲击强度由低到高比由高到低对蜂窝结构应力-应变、缓冲系数和能量吸收曲线造成的影响更为明显,且影响程度随着高度种类的增多而增加。结论多次冲击会对蜂窝纸板的缓冲性能产生不利影响,且影响的程度会受到冲击顺序的影响,因此,考虑冲击的类型对于缓冲包装来说具有十分重要的意义。     

玉米秸秆缓冲包装材料动态缓冲性能的研究

研究了以玉米秸秆和淀粉为主要成分的新型缓冲包装材料的动态缓冲性能,利用动态跌落测试采集和数据处理程序对试验数据进行处理,得到了材料的加速度时间曲线、最大加速度与厚度和跌落高度的响应面立体分析图、最大静应力与厚度和跌落高度的响应面立体分析图、缓冲系数与厚度和跌落高度的响应面立体分析图.     

正棱台缓冲垫结构参数对静态缓冲性能的影响

目的研究不同结构参数的正棱台缓冲垫(EPS)在接触面积相同且体积相同时静态缓冲性能的差异。方法以发泡聚苯乙烯(EPS)为试验材料,设立10组接触面积相同,体积相同,厚度及斜面倾角不同的正棱台结构样本,利用万能材料试验机对10组样本进行静态压缩试验,得到10组不同结构参数的应力-应变曲线、应变能-应变曲线、应变能-应力曲线及缓冲系数-静应力曲线。结果随着斜面倾角的增大,缓冲垫的刚度逐渐增大,能量吸收增大,当斜面倾角大于等于70°后,缓冲性能基本相同;在缓冲垫受到同等冲击强度条件下,斜面倾角为80°时正棱台缓冲垫的缓冲性能最好,应变能最大,且其产生的变形量及应力均小于普通六面体缓冲垫。结论在包装设计过程中,可将接触面的侧面设置为80°倾角,按照此结构设计包装,产品更安全,接触部位厚度可降低25.12%,真正实现了降本增效。     

纸蜂窝材料的有效缓冲及其预压缩试验

通过对纸蜂窝材料(蜂窝纸板)进行预压缩试验的方法,研究了预压前后纸蜂窝材料缓冲性能的变化,提出了纸蜂窝材料有效缓冲的概念。进一步研究了不同预压缩率下纸蜂窝材料缓冲性能的变化,得到了一组缓冲系数C-最大静应力σm曲线,此曲线可以方便缓冲包装设计的材料选择。     

聚乙烯缓冲材料多自由度跌落包装系统优化设计

在测试基础上,依据粘弹性力学理论,建立发泡聚乙烯缓冲材料动态非线性本构模型,并成功识别了模型参数;应用此模型在一定高度跌落冲击下,建立了多自由度包装系统动力学方程;依据物品响应加速度小于许用值及材料用量最小化两个原则,进行多自由度系统缓冲包装优化设计并获得最优解;基于最优解结构尺寸,测试了发泡聚乙烯缓冲系统的加速度响应值,数值算例及试验的结果表明理论值与试验值的平均相对误差都在0.8%以内。利用此设计方法可有效地避免欠包装和过度包装,克服了最大加速度-静应力曲线不能设计多自由度缓冲包装设计的弊端     

吸能材料缓冲性能评价方法综述

目的 进一步科学评价吸能材料缓冲性能,以促进吸能材料的研究与推广应用。方法在对常见吸能材料进行分类的基础上,全面调查吸能材料缓冲性能测试方法,系统分析缓冲性能数据表征及处理方法。结果 缓冲性能测试方法主要借助压缩试验与冲击试验2类,其中压缩试验又可分为静态压缩试验与动态压缩试验;缓冲性能数据表征及处理方法主要有缓冲曲线法、能量吸收率曲线法、能量吸收图法、Janssen因子法与Rusch曲线法5种类型。能量吸收图法因能够同时汇集不同密度、应变率条件下材料吸能特性与缓冲效果,反映材料最佳吸能点,在使用过程中更具广泛性。结论 推荐采用能量吸收图来表征吸能材料的缓冲吸能特性。     

增塑剂对以天然植物纤维类为填料的发泡缓冲材料性能的影响

研究了在不同增塑剂用量的情况下,试验样品的密度、动态缓冲曲线和静态缓冲曲线.通过对增塑剂用量与试验样品密度、动态缓冲系数及静态缓冲系数的关系的分析,得出了增塑剂对缓冲材料影响的规律.选择了最佳的增塑剂用量.     

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。