基于有限元分析的洗衣机跌落冲击仿真及改进设计

基于有限元理论实现某型全自动洗衣机在跌落冲击载荷下的仿真分析和设计改进.首先运用CAD软件Unigraphics(UG)建立洗衣机运输包装件的初始设计模型,然后将实体模型导入有限元软件Abaqus建立有限元网格模型并进行跌落仿真分析.分析结果表明跌落过程中箱体部件会发生起皱变形缺陷,仿真预测结果与试验结果吻合良好.针对当前设计中存在的问题,对洗衣机进行了局部改进设计和重新分析验证.改进设计后的洗衣机整机强度得到了有效增强,满足了跌落试验要求.这种"基于仿真的设计方法"为家电产品开发提供了一种新的有效手段.     

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。     

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.     

某型包装箱跌落动力学仿真分析

目的研究某新型导弹包装箱跌落工况下的冲击动力学响应,校核箱体结构是否满足设计要求。方法采用有限元仿真技术,研究包装箱结构跌落冲击动力学行为。建立箱体结构三维仿真模型,分析水平跌落和棱边跌落等2种工况,得到箱体的应力分布以及加速度响应,进一步对仿真分析结果的可靠性进行试验验证。结果 2种跌落工况下,箱体所受最大应力均小于材料的屈服极限。经跌落试验测试,箱体结构完好,无损伤和变形,试验结果与仿真结果吻合。结论有限元分析结果合理可靠,包装箱结构性能满足设计要求。     

可空投系留平台空投跌落冲击响应研究

目的实现可空投系留平台软着陆,为优化可空投系留平台的隔振缓冲设计提供理论参考。方法将可空投系留平台等效为二自由度非线性隔振缓冲系统,在Matlab环境中,采用四阶龙格-库塔方法,对可空投系留平台跌落冲击响应进行数值仿真,并分析系统参数对系留平台中继模块空投跌落冲击响应的影响。结果得到动态响应数据和曲线,避免了大量破坏性试验,得到不同参数条件下的跌落冲击仿真结果。结论根据隔振缓冲仿真系统的动态响应规律,可对隔振缓冲包装的安全性进行评估,实时修改设计参数,有效地提高隔振缓冲包装设计的精确性和经济性。     

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.     

箱装电子仪器安全跌落冲击数值模拟方法研究

为正确评估跌落冲击对箱装电子仪器可靠性的影响,确定了合理的包装参数和设计流程,科学指导运输与试验,分别采用理论分析和有限元计算方法对箱装电子仪器垂直跌落的情况进行了仿真,得到了垂直跌落条件下电子仪器最大加速度和最大位移随跌落高度与缓冲垫弹性模量变化的规律。结合产品脆值,确定了产品储运过程中的最大堆垛高度,并得到了合理的包装设计流程,从而为有效指导产品包装设计、实体试验和储运安全提供了理论依据。     

基于脆值理论的家用空调器挂机包装防护研究

针对空调器挂机包装跌落出现的问题,本文研究了空调挂机包装跌落的脆值及其缓冲包装。首先,以传统脆值理论及破损边界曲线作为空调器挂机包装设计的理论依据,基于现有空调器包装缓冲方案设计,引入"产品包装位移承载"的概念,实现对挂机的缓冲包装方案的理论冲击G值的计算;同时对相应包装方案进行跌落试验测试,测得实际跌落冲击G值;最终,通过对比理论计算和试验测试的G值结果,对理论计算进行适当的复核,得到以"产品包装位移承载"为基础的空调器挂机包装设计的理论依据。进而可实现对现有空调器挂机跌落冲击的G值进行预估,缩短了挂机包装设计周期,降低了空调器包装开发成本。同时该方法也可以为空调器的结构和包装设计优化提供一种新的理论参考。     

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。     

DNAN基熔铸装药榴弹跌落冲击特性与安全性分析

为研究DNAN（2,4-二硝基苯甲醚）基熔铸炸药跌落过程的力学响应,设计了含模拟装药的榴弹跌落试验,应用力传感器测试系统分析了弹体跌落的冲击响应特性。同时,基于有限元方法模拟了DNAN基熔铸装药弹体在不同工况下的跌落过程,得到了DNAN基熔铸炸药受到的应力载荷及冲击加速度过载变化规律。结果表明:通过试验与仿真对比,验证了有限元模拟弹药跌落的可行性;DNAN基熔铸炸药受到的冲击载荷在传递过程中呈现出递减的趋势,作用时间在1~2 ms之间;弹体装药冲击载荷峰值随跌落高度与角度的增加而变大,作用时间近似相同;DNAN基熔铸炸药升温随着跌落高度的增加而增大,整体升温幅度为2.3~5.8 ℃。仿真结果可为DNAN基熔铸装药榴弹跌落安全性设计提供依据。     

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.     

波轮式洗衣机包装的关键防护部位研究

以一款典型波轮洗衣机运输包装件为研究对象,通过堆码试验、随机振动试验及跌落试验分析,初步确定了波轮洗衣机包装的关键防护部件为洗衣机盛水桶底部的离合器组件;建立了波轮洗衣机与缓冲包装衬垫的分析模型,并进行了模型简化及力学计算,从理论上证明了初步结论的正确性;分析了波轮洗衣机关键防护部位的防护技术措施,为波轮洗衣机关键部位防护包装结构设计提供参考。     

教学型洗瓶机的设计

目的以工业生产用的洗瓶机为基础,设计出适合机电设备类、包装类专业教学实践用的洗瓶机。方法生产中用的洗瓶机生产能力高,但工艺流程复杂,结构庞大。通过分析工业用大型洗瓶机的基本工艺流程及结构,重点掌握教学应用型洗瓶机的瓶子运行路线、进出瓶装置、重要控制点以及其他必要的结构,明确在工业用洗瓶机的基础上改进设计教学型洗瓶机的关键点。结果改进后的洗瓶机重点结构突出,生产能力为600瓶/h,占地尺寸(长×宽)为4100 mm×1800 mm,适合教学使用。结论改进设计生产实践中所使用的大型设备,将其转化成教学型设备,具有生产与教学实践相结合的重要意义。     

基于用户研究的洗衣机交互面板优化设计

目的针对洗衣机产品在迭代过程中存在产品设计与用户需求不匹配的问题,提出一种基于用户研究的洗衣机交互面板优化设计方案。方法以现有的洗衣机交互面板为样本,首先统计操作特征,然后利用用户研究的方法,包括问卷调查、用户访谈等,收集用户的感受信息,再结合KANO模型分析产品功能的需求,依据用户的感受与需求分析对交互面板进行优化设计,进一步与现有的面板作测试对比。结果发现快洗功能占比最高,并且其便捷度正向影响着一次性操作的成功率与用户的满意度,同时增加"记忆"按钮来更改用户偏好的洗衣模式也有利于提高用户满意度。结论经过用户研究,把真实的用户需求运用于优化洗衣机的交互面板,通过实验验证了方案的可行性。     

可降解餐具动态响应数值分析

目的分析植物纤维材料制成的可降解餐具容器抗冲击性能,建立其跌落动态有限元模型。方法利用万能试验机对植物纤维片材进行拉伸试验,得到其本构行为;建立餐具容器有限元模型,利用ABAQUS/Explict研究餐具容器在平、斜跌落2种冲击载荷下的破损规律。结果在平跌落情况下,底部出现了放射性的裂纹,这是由植物纤维断裂演化的应变较小导致;斜跌落相较于平跌落失效情况更严重。结论所得结果能为评估餐具容器的动态强度提供数据参考。     

滚筒洗衣机瞬态脱水阶段控制策略的研究

滚筒洗衣机在瞬态脱水阶段的振动较为剧烈,为此制定脱水启动阶段电机转速的两种控制策略来实现滚筒洗衣机的减振降噪。首先,在动力学仿真软件ADAMS中建立滚筒洗衣机动力学模型,分析脱水工况下启动加速度以及偏心负载质量对瞬态脱水振动的影响。进而,依据瞬态脱水振动特点制定两种控制策略:分段式加速的开环控制策略以及基于传感器测振的闭环控制策略。最后,建立ADAMS与Simulink联合控制仿真模型,对比研究传统加速方式工况下以及两种控制策略下滚筒洗衣机瞬态脱水阶段的振动情况。结果表明这两种控制策略在瞬态脱水阶段对滚筒洗衣机具有良好的抑振作用。     

基于洗衣机操控区域交互模式的可用性评价研究

目的 随着洗衣机产品人机交互界面信息数量在有限区域内的不断增加,构建基于不同交互模式的洗衣机产品可用性评价指标体系,有助于在产品研发的早、中期阶段进行改进,并发现现有产品或原型的可用性问题。方法 采用文献调查法以及用户调研法,完成洗衣机产品的可用性评估模型的构建,通过情景模拟实验法,对按键、按键加旋钮、触屏三种交互模式下洗衣机产品的可用性进行评估与分析。结果 随着洗衣机界面有限操控区域内信息数量的增多,三种交互模式对用户体验质量的影响,得出了可用性评价等级。结论 在有限的操作区域内,当信息数量低于十四时,三种交互模式的用户体验基本相似,随着信息数量的增加,按键加旋钮的交互模式的任务成功率优于按键和触屏,而触屏的交互模式在效率、有用性和满意度方面,均优于按键和按键加旋钮。     

前开式滚筒洗衣机噪声评定方法初探

从滚筒洗衣机结构与运行过程的力学特性出发,结合滚筒洗衣机噪声测量的结果,发现了衣物随机形成的不平衡质量是滚筒洗衣机噪声测试结果具有不确定性的原因.这些随机的不平衡质量在洗衣机运行过程中产生了随转速变化的离心力激起洗衣机的随机振动,并引发随机的噪声.为此,提出了改进滚筒洗衣机噪声测量与评价方法的建议.