摘要：产品在运输途中常发生多次跌落的情况,为研究具有易损件的产品在连续跌落冲击载荷作用下的动力学响应,基于发泡聚乙烯(expanded polyethylene,EPE)在加载-卸载循环条件下的本构关系,对易损件-产品-泡沫缓冲系统进行了动力学分析。基于EPE在加载-卸载循环条件下的本构关系,建立具有易损件的产品包装动力学模型;对比了在连续多次冲击下系统的加速度响应,分析多次冲击对EPE缓冲性能造成的影响;对比不同频率下的系统冲击谱,研究多次冲击下易损件加速度与频率的关系。研究结果表明:EPE缓冲材料在多次冲击下缓冲性能明显降低;系统在特定频率下会发生共振,导致易损件响应增大,这个特定频率会随着跌落次数的增多而增大。算例表明,在进行缓冲设计时,结合不同厚度的EPE缓冲衬垫在多次连续冲击下的易损件加速度-衬垫面积关系曲线,根据给定条件可以确定更合适的衬垫尺寸,可以防止过度包装。

摘要：目的分析苹果在运输包装环境中的抗冲击性能,并优化苹果–EPS泡沫缓冲包装设计。方法以80 mm果径洛川富士苹果为研究对象,通过万能压缩试验机对苹果进行压缩试验,得到应力–应变曲线。通过ABAQUS/Explicit建立苹果运输包装系统有限元模型,并进行有限元仿真分析,其中发泡聚苯乙烯有限元模型采用Crushable Foam模型,苹果采用线弹性力学模型。模拟苹果在沿轴竖直摆放和沿轴水平摆放2种摆放方式下跌落时的冲击响应,并分析不同厚度、密度为28 kg/m^(3)的EPS泡沫的缓冲效果。结果得出苹果的弹性模量为2.44 MPa、屈服极限为0.38 MPa。通过模拟仿真分析可得出,EPS泡沫能有效减缓运输过程中冲击对苹果的损伤,并以此为基础得到了针对该包装系统的缓冲设计。结论通过与龙格–库塔数值分析法的对比可以得出,本研究以试验为基础,结合仿真分析能为相关果蔬运输提供数据支持和参考。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：利用万能试验机和跌落试验台分别得到C楞瓦楞纸板静态、动态应力-应变数据,建立相应的理论模型,并用最小二乘法识别模型中的参数。给出了瓦楞纸板在缓冲动力学中应用的例子,结果表明所建立的缓冲模型,可以直接用于缓冲包装设计,克服了用最大加速度-静应力曲线来设计缓冲包装需要大量实验和较多的数据的弊端。

摘要：包装运输中,物品承受冲击下常常发生转动现象,针对此包装系统,建立具有正切非线性的缓冲模型及振动方程。在模型中,考虑了包装物品的转动,同时,充分考虑了各自由度之间的耦合。在此基础上,运用数值方法,获得在正弦半波脉冲冲击下的冲击响应谱曲面及破损边界曲面,分析了频率比、粘性阻尼系数、压缩极限比和环境特征参数对系统的响应影响;研究结果能为包装行业其它类型物品运输的缓冲设计提供有效参考。

摘要：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。

摘要：为了在蜂窝纸板一维压缩应力-应变曲线基础上建立其一维本构关系,首先得到蜂窝纸板在应变率0.0017/s^114.3/s范围内的试验压缩行为。试验结果表明蜂窝纸板呈现较强的率相关性,这是由于蜂窝结构的横向惯性作用引起的。基于最低应变率0.0017/s压缩载荷下的应力-应变数据,提出了形状函数,用于精确拟合蜂窝纸板应力-应变曲线所表现的线弹性、应力软化、屈服平台和压实等四个典型特征。然后在形状函数的基础上,考虑应变率的影响,得到蜂窝纸板一维动态本构关系。最后研究了易损件-产品主体-蜂窝纸板缓冲系统在跌落冲击载荷下的冲击响应,得到缓冲系统的最大加速度-静应力曲线,所得出的结论可以直接用于具有易损件物品的缓冲设计。

摘要：针对多自由度缓冲包装产品设计中杆式结构部件在工作过程中容易发生损伤而引起系统失效问题,提出将产品主体假设为刚性,杆式结构处理成均匀分布的弹性体结构,进而建立刚性-弹性体的非线性耦合模型及运动微分方程,并运用差分方法进行求解,得到杆式易损零件非线性包装系统的数值解。算例结果表明:杆式易损部件的最大加速度位于杆的自由端,此处应力最小;最小加速度出现在杆的根部,此处应力最大。杆根部位置的最大应力是否超过弹性部件的比例极限成为产品失效的有效判据。

摘要：为了科学地设计汽车、航空、头盔及运输包装缓冲结构,以得到最优的结果,针对常用的泡沫、蜂窝及复合结构等,介绍各种缓冲结构的压缩性能表征、本构方程与工程运用的研究现状.针对泡沫结构的压缩性能,介绍泡沫结构的试验压缩响应与数值模拟方面的研究进展.结果表明:相对密度、环境温度、压缩应变率及微观结构等参数对泡沫的缓冲性能影响显著.相对密度越大,泡沫结构的屈服应力越大,吸收能量的能力越大;泡沫的吸收能量能力一般随环境温度的增加而减小;由于泡沫的基体材料表现率相关性,应变率增加导致吸收能量能力的增加;当微观结构不同时,泡沫的细胞分布导致结构的缓冲性能差异显著.针对蜂窝结构,介绍蜂窝结构的有限元模拟方面研究进展.介绍了填充管吸收能量结构和层状缓冲系统的工程运用以及所涉及到的一些优化方法.