摘要：利用工况传递路径分析(operational transfer path analysis,OTPA)方法分析随机振动不同激励谱型、不同振动等级下产品包装系统的振动传递特性,结合非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)进行包装系统优化设计。试验结果表明:产品关键元件实测振动加速度响应曲线与OTPA方法合成的加速度响应曲线吻合良好,验证了OTPA方法的正确性;通过OTPA方法量化各传递路径的振动贡献量,对比识别出产品包装系统的主要振动传递路径;保持非主要传递路径的缓冲衬垫材料不变,应用NSGA-Ⅱ算法优化产品包装件系统中主要振动传递路径处的缓冲衬垫分配,有效降低了关键元件的加速度响应,减少在振动过程中的能量聚集,促使各传递路径的振动贡献量趋于均衡。实现了以缓冲性能为主导,同时兼顾环保性能与成本的包装系统优化设计,验证了优化方法的有效性,为产品包装系统设计提供参考。

摘要：实验研究不同激励谱型、不同振动等级、不同缓冲衬垫厚度和不同衬垫分配方式下产品包装系统的振动响应规律,利用工况传递路径分析法(OTPA)量化随机振动下产品包装系统各传递路径的振动贡献量。结果表明:当振动等级较高时,包装件出现轻微跳动现象,系统振动响应增大,共振频率略微减小;随着缓冲衬垫厚度的增加,系统共振频率减小,不同激励谱下关键元件的加速度响应功率谱密度(PSD)有所差异,振动响应与系统共振频率处的激励能量大小有关,衬垫厚度对各路径的振动贡献量影响较小;衬垫分配方式对关键元件上的响应PSD影响较大,不同衬垫分配方式可调节各传递路径的振动贡献量大小;当缓冲衬垫面积均匀分配时,利用OTPA方法识别出系统的主要振动贡献路径,将其定义为关键振动传递路径,关键元件的响应与关键振动传递路径在共振频率附近的振动贡献量紧密相关,缓冲包装设计应重点关注关键振动传递路径的减振设计。研究结果为进一步研究缓冲包装设计方法提供理论支撑。

摘要：应用高级传递路径分析(ATPA)方法试验研究了随机振动不同振动等级下电脑主机包装件各缓冲衬垫到关键元件的振动传递特性,并进行了缓冲衬垫振动贡献分析与减振优化设计。结果表明:电脑主机两个关键元件的实测振动响应与ATPA方法的合成响应一致,验证了ATPA方法的正确性;当各缓冲衬垫面积相同时,电脑主机关键元件同侧的两个缓冲衬垫对其加速度响应起决定作用,为关键缓冲衬垫;关键缓冲衬垫的面积影响着关键元件加速度响应PSD峰值大小和频率范围,随着关键缓冲衬垫面积的增加,关键元件加速度响应PSD峰值逐渐减小至饱和状态,共振峰形状变平滑,振动响应能量分散到更宽的频率范围。减振优化设计可保持非关键缓冲衬垫不变,只增加关键缓冲衬垫的面积。

摘要：实验研究了产品包装件在四种振动等级、三种约束方式下的随机振动特性,采用有限元法进一步分析固定约束方式下产品包装件的响应特性以及纸箱和衬垫的应力和变形情况。研究结果表明,产品的加速度响应功率谱主要取决于共振区域的激励加速度功率谱,包装起到了在共振区域的带通和放大作用。随着约束方式的加强,产品包装件共振频率增大,固定约束方式下的共振加速度功率谱峰值明显大于无约束和弹性约束方式下的共振加速度功率谱峰值。有限元计算得到的共振频率和产品加速度功率谱与实验结果较好吻合,产品加速度功率谱峰值对系统阻尼系数十分敏感。有限元法为物流随机振动环境作用下产品包装件的分析与设计提供了有效手段。

摘要：实验研究不同加速度激励谱型、不同振动等级和不同约束方式下啤酒瓶周转箱的随机振动响应规律。实验结果表明:处于周转箱中央位置的啤酒瓶加速度响应较大,周转箱约束方式对啤酒瓶加速度响应影响并不明显;两层啤酒瓶周转箱运输单元中顶层啤酒瓶的低阶共振振动被激发出来,顶层啤酒瓶的振动主要由低阶共振控制,底层啤酒瓶的振动主要由高阶共振控制。堆码啤酒瓶周转箱运输单元的随机振动响应主要与系统共振频率处的激励能量有关;随机振动下啤酒瓶和周转箱的加速度峰值分布更趋近于Weibull分布。研究结果对啤酒瓶周转箱的运输包装设计有指导价值。

摘要：通过试验与有限元分析(FEA)相结合的方法研究了蛋白粉罐托盘堆码包装单元在水平方向和竖直方向的冲击响应特征,分析了不同约束方式和冲击位置对该系统响应的影响规律。结果表明:该托盘堆码包装单元具有多个共振点,在100 Hz以内主要由前三阶共振频率控制;薄膜加4条打包带约束方式下的二阶共振频率和三阶共振频率均大于6条打包带和4条打包带的约束方式,而6条打包带的约束方式和4条打包带的约束方式前三阶共振频率相接近;有限元计算得到的共振频率和产品加速度响应曲线趋势与试验结果较吻合,且冲击力载荷与最大响应位移以及最大响应加速度呈现非线性关系。有限元法可为物流冲击环境作用下产品包装件的分析与设计提供有效指导。

摘要：堆码包装系统通常是非线性系统,且在运输过程中存在包装件跳动现象,共振区域的激励对堆码包装系统的响应影响还需进一步探究。以两层堆码包装单元为研究对象,对无约束、弹性约束、固定约束这三种约束下的包装单元进行了扫频试验。根据扫频试验结果设置共振区域附近激励谱型相同、非共振区域激励谱型不同的两种加速度随机振动功率谱激励,探讨了在三种约束、三种振动等级下,非线性堆码包装系统在上述随机振动激励下的振动响应的差别。研究结果表明,两种谱型激励下的振动响应比较接近。共振区域的激励决定整个非线性系统的响应,产品包装防护设计应重点关注共振区域。

摘要：基于三种不同厚跨比的蜂窝纸板在不同湿度条件下的动态压缩应力-应变曲线,构建含相对湿度、蜂窝纸板厚跨比等信息的能量吸收图,结果表明:随着相对湿度的增大,蜂窝纸板最佳能量吸收点向左下方偏移,其单位体积吸收能量的能力减弱。并将该能量吸收图应用于一项工程实例,指导包装设计。

摘要：环境湿度和几何参数对蜂窝纸板的力学性能具有重要影响。应用试验方法和有限元技术研究和分析蜂窝纸板的动态冲击压缩过程,研究不同湿度下不同厚跨比的蜂窝纸板的冲击承载能力和能量吸收能力。单层瓦楞原纸和双层蜂窝胞壁的弹性模量和屈服强度均随湿度的增加呈指数下降,纸管胶粘合后的双层蜂窝胞壁的弹性模量和屈服强度明显高于单层瓦楞原纸。试验和有限元分析均显示蜂窝纸板冲击压缩过程与金属蜂窝板冲击压溃过程类似,是一个从顶部到底部的渐进规律叠缩压溃过程。当环境湿度增加和厚跨比减少时,蜂窝纸板冲击压缩时的初始峰值应力、平台应力和吸能性能均明显下降。给出的不同环境湿度下不同厚跨比的蜂窝纸板冲击压缩能量吸收曲线对产品缓冲包装设计有重要的参考价值。

摘要：缓冲包装的结构对其缓冲性能具有重要影响。本文设计了两种胞元密度的Weaire-Phelan缓冲结构,其试样体积基本相同、用料体积一致。应用有限元方法对这两种试样受冲击后的压缩变形过程进行了分析,研究了在不同跌落高度、跌落质量下Weaire-Phelan缓冲结构的冲击承载能力和能量吸收特性。结果表明,Weaire-Phelan缓冲结构受冲击后的压缩变形过程与常见的多胞结构类似。首先顶部胞体发生叠缩,然后叠缩逐渐向下传递,最后是一个由下及上和由上及下双向同时渐进叠缩的压溃过程,与蜂窝结构从顶部到底部逐渐依次折叠的压溃方式有所不同。Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的峰值应力、平台应力随跌落高度的增加而增大,而跌落质量对峰值应力、平台应力几乎没有影响;当胞元密度增大,Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的平台应力略有提高,但吸能性能略有降低。本研究可为Weaire-Phelan结构的缓冲包装优化设计提供参考依据。