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計算機仿真在緩沖包裝設計中的應用

發布日期:2012-02-16 09:41:01

對緩沖包裝系統進行計算機仿真,首先要解決物理模型、數學模型和仿真模型之間的轉化問題。采用系統建模與系統辯識技術可將緩沖包裝件抽象為物理模型,再由牛頓定律等求得數學模型;而利用系統仿真技術可將數學模型轉化為仿真模型,充氣袋再進行仿真程序設計、仿真運行和仿真分析。緩沖包裝件的動力學模型是緩沖包裝系統計算機仿真的基本問題,它與計算機輔助脆值分析、緩沖包裝系統動態特性分析、計算機輔助緩沖包裝設計等問題有密切關系。

按單自由度處理緩沖包裝系統,簡便、實用。但是,實際產品的包裝種類繁多,運輸環境復雜,很多情況下只有按多自由度處理,才能獲得合理的緩沖包裝設計結果。泡沫塑料、瓦楞紙板、蜂窩紙板、紙漿模塑制品、氣泡薄膜等緩沖包裝材料主要應用于緩沖包裝和運輸包裝。目前,在緩沖包裝設計中,這些緩沖包裝材料是按線性化處理,特別是剛度系數和阻尼系數,然而,它們的力學特性與所承受的應力狀態、環境溫濕度有關,具有明顯的粘彈性、集裝箱充氣袋塑性和非線性特征。

軟件包是一個適用于動態系統建模、仿真和分析的仿真工具,為用戶提供了用方塊圖建模的圖形接口,與傳統的仿真工具用微分方程和差分方程建模相比,更直觀、方便、靈活。對于緩沖包裝系統進行仿真分析,關鍵是求解仿真模型的時域響應,獲得產品或易損部件的最大響應加速度值,判斷緩沖包裝能否保護產品的安全運輸。在仿真分析窗口中,同時給出了產品脆值和最大響應加速度值,用戶也可以直接對其進行比較。

由于系統動態特性的多樣性,沒有一種方法能夠精確、貨柜充氣袋有效地適用于各種模型的仿真,故Simuiink仿真工具提供了許多積分方法,如Linsim法,Rk23法,Rk45法,Adams法,Gear法和Euiar法。對于不同的模型和不同的條件,仿真分析時,應選擇適當的數值積分方法及其仿真參數(如仿真速度、精度),可提高仿真分析的快速性和準確性。緩沖包裝系統計算機仿真可減少或避免不必要的破壞性試驗,縮小試驗周期和費用,也有利于反復修改模型參數、優化緩沖包裝結構及尺寸。因此,開發緩沖包裝系統仿真軟件,對于緩沖包裝設計、產品脆值評價、緩沖包裝動態特性分析等問題的研究是非常有意義的。

 
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