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緩沖包裝隔振特性的應用

發布日期:2012-02-18 05:17:18

緩沖包裝系統由外容器、緩沖介質和包裝件組成。在實際的流通過程中,包裝件受運輸工具的制約而發生受迫振動,集裝箱充氣袋將需要防振的包裝件與振動激勵隔離開來或減弱的過程稱為隔振或減振。產品、容器及麗者之間的介質構成了隔振系統。傳統上可以采用運動微分方程對緩沖包裝系統的隔振特性進行分析,但這種方法需要求解復雜的二階微分方程,特別是當系統的自由度較多時,將會出現多元二階微分方程組,求解方程組的過程將會非常復雜。

數學形式上的相似性必然在一定程度上說明兩者在物理本質上存在著某些共同的規律,因此兩個領域的處理方法上也會有某些相互借用之處。如果能將振動系統轉化為電路圖,就可以應用成熟的32電路分析理論對振動系統進行研究,讓分析過程大大簡化,充氣袋使人們從繁瑣微分方程組求解中解脫出來,更加關注分析過程中的物理概念。機電類比法歷史上對力學現象比較透徹的研究曾經大大促進了對電振蕩振動規律的認識,如用力學共振現象來解釋電的諧振現象等,然而近幾十年來,由于電磁學方面發展較快,對電振蕩的研究比較深入,特別是電路理論的迅速發展和電路圖的成功運用,對電振蕩的分析得以大大簡化。

采用類似于電路圖的力學線路圖,對力學振動系統運動規律進行分析,這樣的方法稱為機電類比。下面以單自由度振動系統說明機電類比關系M。]。設有一質量為M。的物體,縛在彈性系數為K。在力學系統中,測量力時一定要將測力計串聯在元件之間,這表明力貫穿各個元件,這與電路中的電流參量類似;力學元件的速度具有相對性,與電路中的電壓類似,與零速度參考點相類似的是電路中的“接地”點。2機電類比在包裝隔振分析中的應用實際包裝件在運輸工具中的受迫振動可簡化為圖2所示的模型,M。為包裝件的質量,cm和R。下面應用導納型類比關系,畫出圖2所示的單自由度包裝隔振系統的類比電路圖。速度源”。會產生激勵力F,力F分為兩路,一路作用在彈簧K上,與彈性力平衡,另一路作用在阻尼器c上,兩個力學元件一端均與激勵源相連,而另一端均與質量塊相連,因此它們之間是并聯關系,而作用在質量塊M上的力與慣性力平衡,慣性力與加速度相關,零速度點是其參考點。根據上述分析,貨柜充氣袋可得到單自由度緩沖包裝系統類比電路圖,見圖3所示。下面在類比電路圖3的基礎上,應用電路分析理論對緩沖包裝系統的隔振特性進行分析。

由此看出應用類比方法,可將復雜的力學振動模型轉化為電路模型,再應用成熟的電路分析理論進行求解,這樣的求解過程,物理概念明確,只用到復數的代數運算,相對于解微分方程,運算過程大大簡化。這在求解多自由度復雜振動系統時體現得更為明顯。實際情況下,多數產品都是由若干零件和部件組成的多元體。理論的研究以及對破損事例的調查都表明,在一個多元結構的產品中,破損總是從最薄弱的零件開始,此零件稱為易損零件。應用導納型機電類比可方便地畫出復雜機械振動系統的類比電路圖。應用電路分析理論可對類比電路圖進行分析,將求解力學振動系統的微分方程轉化為代數方程,電路分析得到的結果與求解微分方程得到的結果相同。機電類比可大大簡化緩沖包裝系統的隔振特性分析,對于多自由度系統效果更為明顯。

 
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