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能量吸收緩沖包裝設計研究

發布日期:2012-02-26 08:49:01

對兩類緩沖包裝設計問題進行實例求解,與預期結果相符合,確定系統的可靠性。緩沖包裝的設計是產品包裝重要的研究領域,引入能量吸收圖法不僅可以彌補傳統緩沖包裝設計方法的不足,而且為緩沖包裝的設計和研究提供了一種新方法,使設計理論更加完善。充氣袋系統需求分析2系統需求分析緩沖包裝是通過內裝物與包裝箱的中間介質緩沖襯墊吸收沖擊能量,延長內裝產品承受沖擊脈沖作用的時間來緩和沖擊的。設計緩沖襯墊的基本要求是在保護產品免遭破損的前提下,優化計算確定合理的緩沖材料的材質、相對密度、襯墊面積和厚度。本系統開發所基于的設計方法是能量吸收圖法,以下具體分析系統應具有的功能。

系統總體功能根據緩沖包裝設計的基本要求及所采用的設計理論,分析系統應具有以下功Z日.匕l-,:1.滿足用戶實際工作需求,根據輸入產品的質量、尺寸、脆值、等效跌落高度等參數信息,進行優化設計;2.可以對設計結果進行緩沖襯墊的各項校核;3.提供不同襯墊類型讓用戶選擇,并能根據產品的形狀,繪制緩沖包裝方案的三維效果圖和襯墊尺寸視圖;4.用戶可以對設計方案及設計參數進行管理,如輸出、打印等操作;5.用戶能夠對系統數據庫進行管理;6.能夠繪制出能量曲線。2.2系統模塊組成及各模塊功能針對系統功能,分析系統的主要功能模塊應包括:設計項目管理模塊,襯墊優化設計模塊,襯墊校核模塊,襯墊結構設計模塊,設計輸出管理模塊,數據管理模塊。

相對密度和厚度進行優化設計,襯墊校核模塊:對于優化設計的結果需要進行校核。該模塊主要功能是對優化設計得出的襯墊進行角跌落、蠕變、振動各類校核,修正襯墊的承載面積或厚度;4.襯墊結構設計模塊:當襯墊校核通過,需要進行襯墊結構的設計。該模塊的功能是根據產品承載面積、襯墊厚度、產品的形狀、尺寸,用戶可以選擇不同襯墊結構形式,如平面襯墊、角襯墊和“L"型襯墊等,并計算輸出襯墊尺寸,繪制襯墊尺寸視圖,當采用局部緩沖時需要進行撓度校核,因此該模塊還應對襯墊尺寸進行撓度校核。

因此本課題針對泡沫材料進行了研究。3.1能量吸收機制泡沫材料屬于多孔介質集裝箱充氣袋,它的變形過程大致分為三個階段:彈性區、屈服平臺區和密實化區,如圖3.1所示。當泡沫材料承載時,施加于其上的作用力就會做功。在使泡沫體變形至應變Em過程中的單位體積功,即是應力.應變曲線下應變為£m時的面積(圖3-1陰影部分所示)。在短暫的線彈性區,幾乎沒有吸收什么能量,正是應力.應變曲線上長的平臺,使得在幾乎恒定載荷下出現大的能量吸收。該平臺取決于泡沫體的材質、密度及應變的速率。通過對圖3一l的分析,可以得到,對于給定的包裝,存在一個優選的泡沫材料密度與之對應,即它產生的應力‰恰好低于產品臨界損壞水平,且具有的應力一應變曲線之下直至密實化開始時(應變為∈m時)的面積恰好等于包裝材料每單位體積吸收的動能。

數據庫信息的建立對于整個系統數據供給至關重要。1產品脆值的確定脆值又稱產品的易損度,它是產品不發生物理或功能損傷所能承受的最大加速度值。此值表示產品在流通過程中承受外部載荷的能力,是包裝件所能承受的最大加速度與重力加速度的比值,它是緩沖設計的重要參數之一。緩沖設計的目的就是將沖擊外力減少到脆值—G值|三l下。G值的大小,決定了緩沖設計的難易。為了簡化設計、節約緩沖材料,在設計產品時應盡可能提高產品的脆值。不在沖擊機上對產品進行破損試驗,不可能測出產品脆值。因為測試產品脆值要付出一定的代價,所以國內開展這項試驗的企業還不多。一些大的生產企業,目前雖然開始了這方面的工作.但所測的數據也僅作為企業自己內部的資料,并不公開。所以,目前,還沒有搜集和整理各類產品脆值的測試數據,也沒有我國自己的產品脆值標準。

與展望緩沖包裝是現代包裝中的一個重要的分支領域,采用科學、系統、貨柜充氣袋有效的緩沖包裝設計軟件可縮短產品設計周期,有利于改善和提高我國包裝工業的現狀,應用前景廣闊。本文針對傳統緩沖包裝設計方法中存在的不足引入能量吸收圖法進行緩沖包裝設計系統的開發,主要工作為:1.需求分析:分析系統功能,構造數據管理、優化設計、校核等功能模塊;系統詳細設計:各模塊的具體設計,尤其是優化設計模塊兩種算法的設計、系統數據庫的建立及動態管理;采用VisualC++進行應用程序開發生成能量曲線,實例測試,實現系統功能。

展望引入能量吸收圖進行緩沖包裝設計,使得優化設計結果更加貼近于實際,設計的襯墊更有效,更可靠安全。但由于緩沖包裝涉及的內容廣,設計理論和基礎數據不夠完善,還有時間和本人水平的限制,系統還有很多地方需要完善:各項功能的進一步完善;系統數據庫信息的完善。’故要使其真正實用化還需進一步的研究和開發。致謝致謝在本論文完成之際,要特別感謝我的導師和克智副教授和孫德強講師的關懷和教導,以及他們在設計方面給予我的耐心指導和幫助,為我創造了良好的學習、設計環境。

 
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