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懸掛式緩沖包裝的性能研究

發布日期:2012-02-13 06:14:27

產品在流通過程,緩沖包裝起著非常關鍵的作用。特別是對于易損件如玻璃制品、陶瓷制品、工藝品或高精密度電子、電器、通訊產品的運輸,若未實施科學合理的緩沖包裝,極可能引起產品的損壞,這是因為包裝件在裝卸和運輸過程中會受到各種形式的機械作用,貨柜充氣袋例如運輸過程中的振動和碰撞以及裝卸過程中的意外跌落等。產品的損壞會導致直接或間接的經濟損失,在實際中要盡量避免。

目前,緩沖包裝材料有多種,常見的如泡沫塑料、瓦楞紙板、蜂窩紙板、橡膠墊塊等。在實際運輸過程中,可根據實際情況設計不同的包裝形式和方式。最近,胡名璽等基于ANSYS研究了懸掛式緩沖包裝結構的緩沖性能。本研究建立了利用橡膠作為緩沖材料的懸掛式緩沖包裝系統一維非線性動力學方程,從理論上研究了系統參數對緩沖特性的影響。

力學模型的建立橡膠是一種具有非常好力學性能的非金屬彈性材料,它的彈性模量低,能產生很大彈性變形,可充分降低包裝件受到的沖擊力。利用已建立的懸掛式緩沖系統的動力學控制方程,本節進一步研究系統參數對緩沖特性的影響。計算參數中,取重力加速度g=9.8m/s2,阻尼系數c=10.0kg/s,橡膠材料?=1.0MPa,N=30,初始位移為0,初始速度為4.8m/s。采用四階龍格庫塔法求解動力學方程。圖2給出了包裝件質量分別為m=10kg和12kg的速度響應曲線,圖中可以看到,由于考慮了阻尼,動能在不斷減少,可知振動是不斷衰減的。同時還注意到,質量越大,振動周期也越大。對于實際情形,由于阻尼的存在,振動將隨時間是衰減的,集裝箱充氣袋因此第一次位移達到最大值(也就是加速度首次達到最大值)將是最危險的情形。

因此我們僅考察時間t從0開始到第一次位移達到最大值時刻的動力學行為,下面分析中,設包裝件的質量m=10kg。本文建立了懸掛式緩沖包裝系統的一維非線性動力學方程,推導過程采用了Arruda-Boyce模型,這一模型考慮了橡膠的應變硬化行為,使得理論分析更符合實際。數值算例中,定量地分析了系統參數,如橡膠帶原長和橫截面積,對加速度和位移時間響應歷程的影響,為懸掛式緩沖包裝系統的設計和優化提供了理論支持。

 
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