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包裝材料相關參數對緩沖效果的影響

發布日期:2012-02-05 08:17:20

傳統緩沖包裝設計重點是緩沖襯墊的設計,要點是其有效受力截面和緩沖墊的厚度,充氣袋這是由傳統緩沖材料的特性決定的;由于新材料的材料特性并不與傳統材料完全相同,所以相應的設計重點就放在以緩沖結構充當緩沖墊的設計上,基于這一重要的區別,新材料的緩沖包裝設計必須把結構的分析設計作為第一要點加以考慮。紙漿模塑的緩沖作用主要依靠結構單元來實現,常見的結構單元形式有4種,即肋狀(曲s)、塔狀(towers)、座狀(seats)、椅狀(backrests)uJo文中主要研究了靜態載荷作用下的紙漿模塑緩沖結構單元(以叻狀為例)的載荷一變形曲線,并據此為優化紙漿模塑緩沖包裝結構設計的提出了幾點建議。

幾何模型的實現實驗所選用的結構單元為肋狀,截面形狀是四邊形,下底面已經被除去的薄壁單元(如圖1)。在ANsYs分析軟件中,為了使所構建的模型能充分反映紙漿模塑材料的特點,特選用了雙線性運動增強型(BilinearKinematicHardening)模型為研究對象,在對比材料參數及ANSYs本身特點的基礎上,將材料參數設定為:楊氏模量為150MPa;泊松比為o.3;屈服極限為o.075MPa;剪切模量為10MPa。集裝箱充氣袋有限元模型的求解及分析有限元法的根本思想是?;麨榱?,集零為整’,即將模型劃分成連續的單元網格,單元之間通過節點連接,單元內部的待求量可由節點之間通過選定的函數關系插值求得,簡單的單元形狀易于由平衡關系或能量關系建立節點之間的方程,給定邊界條件便可求解,單元劃分的越細,其計算結果就越精確‘“。

雖然隨著拔模斜度的不同,結構的載荷.變形曲線也不相同,但是曲線大致的走勢是一樣的如圖3所示。隨著載荷的不斷增加,載荷.變形曲線呈現出明顯的雙線性的性質,在拔模斜度比較小的時候尤為明顯,隨著拔模斜度的增加,雙線性的后半段的直線階段漸漸趨近于拋物線。如圖3中曲線在載荷86~170N間是第一個近似的線性階段,與典型的雙線性不同,曲線沒有突出的轉折點,而是經過很短的過渡到達第2個線性階段,這個線性階段大約在170—200N之間。其他的各個不同的拔模斜度的情況于此基本類似。圖3載荷瘦形曲線隨著拔模斜度的不同。結構承受載荷的能力和崩潰極限都不相同,從仿真分析的結果來看如圖2,當結構的拔模斜度在4。時,結構承受載荷的能力最大。2.2高度對抗壓強度的影響選用模型為上表面30mm×30mm,拔模斜度為4。及6。時的肋形模型如圖1所示。

其高度變化范圍從lO~150mm。表2高度搬限壓力從圖4中可以看出當單元模型的周邊長度固定時,隨著紙箱高度的增加,抗壓強度會逐漸的降低。當高度從lOmm升到30mm時,抗壓強度降低的較為明顯,大約為50%一60%,當高度超過30mm后,抗壓強度并不隨高度的增加而繼續明顯的變化。3分析與結論通過對紙漿模塑緩沖結構單元靜態壓縮實驗的研究,可以得到以下結論:1)單元的抗壓強度與其拔模斜度有密切的關系。本次試驗結果表明,貨柜充氣袋當單元的除拔模斜度外的其它參數相同時,改變拔模斜度將對單元的抗壓強度產生影響,通過分析得到當拔模斜度為40時,模型的抗壓強度最大。2)當單元周邊長度固定時,隨著設計高度的增加,其抗壓強度會降低。

一般情況是高度越小其抗壓強度越大,但當高度增加到一定程度后,其對抗壓強度的影響不再明顯。在本次模擬實驗中,當周長為120mm,高度在30mm內,高度越大,抗壓強度越低;當高度超過30mm以后,曲線已趨于水平,高度對抗壓強度影響逐漸減少??梢?,紙漿模塑緩沖結構單元的抗壓強度與單元的結構尺文中建立了包裝箱捆扎在車身上的車輛一包裝件動力學模型,并利用數值積分法,在時域內討論了包裝產品加速度幅值的變化。應當指出,車輛一包裝件動力學系統是相當復雜寸有著密切的聯系,在進行實際的緩沖包裝結構設計時應綜合考慮多方面的因素,實現最優的緩沖包裝的結構設計。

 
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