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。     

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/s~2,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。     

聚变堆包层第一壁缩比部件激光选区熔化成形研究

目的 研究激光选区熔化(SLM)成形第一壁缩比结构的组织性能。方法 以316L粉末为原材料,运用Inspire软件对不同成形姿势下第一壁缩比结构的应力与变形情况进行数值模拟,选择最佳成形姿势进行SLM成形,以控制整体变形,并对成形零件进行显微组织观察与力学性能测试。结果 实验结果表明,与立放和侧放2种成形姿势相比,平放时残余应力与变形最小,最大残余应力为29.68 MPa,最大变形量为0.29 mm。成形件微观组织呈现各向异性,x–y方向主要为粗大的胞状晶组织,z–x方向为细长的柱状晶组织。力学测试结果显示,x–y方向的抗拉强度为672.1 MPa,伸长率为48.2%,冲击韧性为100.6 J/cm²;z–x方向的抗拉强度为646.9 MPa,伸长率64.4%,冲击韧性为136.3 J/cm²。结论 组织的差异性主要是由扫描工艺与熔池内部复杂的温度场引起的,微观结构的各向异性会造成力学性能的差异,x–y方向的强度高于z–x方向的,z–x方向上的塑性韧性更高。     

圆柜内机缓冲衬垫多目标优化设计

目的 基于有限元软件研究圆柜内机包装件静态载荷下的力学特性，并进行多目标优化设计。方法 利用CREO建立三维模型、ANSYS Workbench建立有限元模型，对圆柜内机包装件进行静力学分析。以上缓冲衬垫的5条筋条厚度和2侧壁厚作为设计变量，以上缓冲衬垫的质量、包装件的最大变形量和最大等效应力作为目标函数建立优化模型。基于OSF试验设计方法和Kriging模型，采用多目标遗传算法进行多目标优化设计。结果 优化前的包装件最大变形量为1.511 3 mm，最大等效应力为0.327 6 MPa。优化后包装件的筋条和侧壁厚度显著降低，上缓冲衬垫质量减少了27%，整体强度无显著降低。结论 建立的多目标优化设计方法合理且Kriging模型精度较高，在保证缓冲防护效果的基础上，实现了轻量化设计，降低了包装成本。     

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。     

物资空投包装缓冲设计与分析

目的介绍空投包装缓冲方案设计,包括钢丝绳隔振缓冲系统设计和泡沫衬垫缓冲系统设计,便于更好地选取适宜的缓冲材料和缓冲形式,确保空投的安全可靠。方法针对物资在空投时开伞与着陆等2种冲击工况进行有限元分析计算。根据2种工况所受最大冲击,开展空投包装缓冲方案设计。结果着陆瞬间的最大应力为4.8 MPa,最大位移为0.666 mm;反弹过程中的最大应力为13.3 MPa,y向最大位移为5.49 mm;冲击隔振计算和缓冲衬垫结构校核均通过。结论采用内部泡沫衬垫缓冲、外部钢丝绳隔振的空投包装缓冲方案,缓冲性能优良,满足空投后内装物资完好的设计要求。     

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。     

蜂窝纸板箱的瞬态特性研究

建立了蜂窝夹芯板的基本方程和瞬态动力学接触问题有限元分析的基本控制方程,利用ANSYS对蜂窝纸板箱瞬态动力学问题进行了有限元模拟和计算,得到了蜂窝纸板箱发生角跌落时的应力图和变形图.同时分析了箱体的应力和变形特点,即蜂窝纸板箱发生角跌落时,在包装箱与地面接触位置的铅垂方向上产生最大的应力和变形,这将对蜂窝纸板箱的缓冲性能产生不利的影响,也将直接导致箱内被包装物体受损,在缓冲包装设计时应加强该方向的强度和刚度.所得结论为蜂窝纸板箱缓冲包装的优化设计提供了参考依据.     

某型号液晶电视包装件角跌落仿真及屏碎分析

目的 为了提高液晶电视的包装在跌落过程中的保护作用,增加产品安全性。方法 采用三维建模软件Creo建立液晶电视零部件及包装三维实体模型,导入LS-DYNA进行有限元仿真分析,并通过液晶电视跌落试验验证了跌落仿真分析的可行性。基于仿真结果在LS-DYNA中重新建模,有针对性地设计新的包装结构。将改进后的包装件进行相同的跌落模拟,对比改进前后结果。结果 对液晶电视包装件进行角跌落自由落体的工况下的跌落仿真分析,结果显示,改进包装前液晶面板z方向的加速度峰值最大,最大可达到250g,改进包装后各方向峰值都相应减少,其中面板z方向加速度峰值降低了64%,同时液晶面板Mises应力最大值减少了10%。结论 有限元仿真分析能较为准确地反应实际跌落工况,并能获得液晶电视跌落冲击中任一时刻各部件的Mises应力和变形,对包装的设计改进具有指导意义,改进的包装结构能对液晶电视起到更好的保护作用。     

层合方式和压缩方向对层合瓦楞纸板压缩性能的影响

目的研究层合方式和压缩方向对层合瓦楞纸板压缩性能的影响。方法通过静态压缩对平齐式和交错式等2种层合瓦楞纸板的3个方向进行实验,得到相应的应力-应变曲线,运用能量效率法对其峰应力、平均抗压强度、总吸能和比能量吸收进行对比分析。结果 2种层合方式的瓦楞纸板在x,y,z方向的应力-应变曲线走势大致相似,峰应力、平均抗压强度、总吸能和比能量吸收均为x方向最大,y方向次之,z方向最小。在x,y,z各个方向上,平齐式层合瓦楞纸板的峰应力、平均抗压强度、总吸能和比能量吸收均高于交错式层合瓦楞纸板。结论不同层合方式和压缩方向对层合瓦楞纸板压缩性能的影响较大,设计重型缓冲包装时可以优先选择平齐式层合瓦楞纸板的x方向,可以更好地达到提高缓冲效果和节约材料的目的。     

基于TRIZ理论的纸盒成型机主轴结构的优化设计

目的运用TRIZ理论对纸盒成型机主轴结构进行优化设计。方法利用TRIZ理论的冲突解决原理对纸盒成型机主轴结构进行分析归纳,得到相应的创新设计原理和优化方向,通过分析对比选择最佳的创新原理,以解决设计中的矛盾,并利用TRIZ理论提供的优化方向对主轴结构进行有限元分析。结果通过TRIZ理论得到了纸盒成型机主轴结构的优化方案和方向,利用有限元仿真软件进一步分析得到了纸盒成型机主轴结构的的最大变形为0.1796 mm,通过对纸盒成型机主轴结构最终优化方案的实验验证,得到主轴结构的最大变形为0.18 mm,满足使用要求。结论利用TRIZ理论和有限元相结合的方式为纸盒成型机主轴结构的优化设计提供了一种新的思路,同时也为纸盒成型机主轴结构的进一步优化设计提供了依据。     

基于Ansys Workbench的电炖锅包装设计与仿真分析

目的优化电炖锅包装,比较EPS与瓦楞纸内衬的包装效果,以及替代可能性。方法参考电炖锅产品流通过程中的环境参数,对产品进行有限元建模和约束处理,基于Ansys Workbench中的有限元思想,通过模态分析、随机振动、跌落等情况,分析得到不同力学载荷作用下产品的变形、应力、应变,以及破损情况,通过改变包装内衬实现电炖锅的包装优化设计。对优化后的包装件进行仿真分析,并与原包装件进行比较。结果最大应力出现在产品的螺栓连接处。裸机、EPS泡沫包装件和瓦楞纸(B楞)包装件的最大应力分别为353.25,115.69,171.84 MPa。结论瓦楞衬垫的抗压强度、抗冲击性能、抗振性虽都差于EPS泡沫包装,但还是可以很好地保护电炖锅,因此具有良好包装结构设计的瓦楞纸包装可以取代传统EPS泡沫包装。     

基于Ansys Workbench的吸尘器振动与跌落仿真

目的验证立式吸尘器整体包装方案优化设计的保护和安全性能。方法参考立式吸尘器产品流通过程中的环境参数,对产品进行有限元建模和约束处理,基于Ansys Workbench中的有限元思想,分别模拟运输过程中随机振动、刹车、转弯、跌落等各种物流情况,分析得到不同力学载荷作用下产品包装的变形、应力、应变以及破损情况。结果瓦楞顶衬开槽处的设计还有待改进,瓦楞纸箱在跌落时垂直方向上的变形和应变数值较小,不影响整体包装的安全性和保护性。结论瓦楞衬垫和瓦楞纸箱的抗压强度、抗冲击性能、抗震性均符合要求,该立式吸尘器整体包装方案合格。     

电暖器包装结构优化仿真分析及试验验证

目的 基于有限元软件对运输条件下的电暖器包装件进行踩踏损伤分析和包装结构优化,解决运输环境下的电暖器发生踩踏损伤的问题.方法 依据售后问题对电暖器包装件进行踩踏试验,并基于Creo对电暖器和缓冲包装进行建模,利用有限元软件对产品包装件进行仿真分析,依据仿真结果对电暖器缓冲包装结构进行优化设计,最后对比优化前后的踩踏结果,并进行相关包装运输的测试试验,确保新的包装件符合包装运输的标准要求.结果 包装件原有的缓冲包装结构并未对产品起到保护作用,外罩发生了较大面积的应力集中,最大应力为304.5 MPa.优化包装结构后,新的缓冲结构承受了绝大部分的力,很好地保护了电暖器,满足各项包装运输试验测试的要求.结论 通过利用有限元软件进行包装结构优化设计,有效地解决了电暖器踩踏问题,合理优化了电暖器的缓冲包装结构,节省了新包装结构的开发时间.     

电磁炉包装件的振动特性仿真分析

考虑到泡沫衬垫材料的非线性特性,应用有限元软件ANSYS Workbench的瞬态动力学模块,对电磁炉包装件在运输过程中的振动特性进行了计算机仿真,得到了包装件的加速度及缓冲衬垫的动态应力-应变云图,并通过定频振动试验,验证了仿真结果的准确性。     

基于可靠性的智能电子标签壳体方案优化设计

目的为了不影响外包装的总体结构和包装方式,对安装在外包装上的电子标签进行微型化设计。同时,针对电子标签壳体可能由于外部特殊情况造成破损的情况,对其进行可靠性分析。方法通过Ansys软件对基于空间最大化原则设计的壳体的抗压、抗冲击性进行仿真分析。结果在z方向施加了2 MPa的压强下最大变形量为2.8 mm,不能满足抗压性需求,进而提出了基于结构最优化原则的壳体设计方案。经仿真分析,壳体z方向在2 MPa静压的最大变形量为0.2 mm,较优化前降低了2.6 mm。结论智能电子标签经过优化后,具有微型化、高可靠性的特点,满足系统的应用需求。     

PET光栅包装盒跌落安全性

目的 研究整体包装件跌落时内装PET光栅包装盒的安全性,根据跌落过程中力的传递方式和受力部位进行有效缓冲防护,达到节约包装成本的目的.方法 将质量为10 kg的包装件在高度0.61 m下进行跌落冲击试验,基于试验数据获得包装盒、泡沫衬垫的冲击加速度、跌落变形量参数.结果 得到了包装盒、泡沫衬垫在跌落冲击过程中冲击力的变化规律,泡沫衬垫吸收了大量冲击,延长了冲击脉冲接触时间,减少了传递到包装盒上的冲击力.结论 包装件发生跌落时,泡沫衬垫开始被压缩、吸收外部冲击力,保护内部包装盒,在反弹阶段包装盒遭受的损害大于碰撞初期.结果 显示,在泡沫衬垫和外瓦楞纸箱的缓冲保护作用下,包装盒在0.61 m的高度进行跌落是安全可靠的.