包装件性能非破坏性测试方法与性能调控研究
发布时间：2021-03-22 22:25
近年来,随着我国经济技术和科学技术的提高,我国的电商业和快递物流业得到飞速发展。包装作为保护产品、便于运输、促进销售的重要技术手段也越发重要。包装离不开包装设计,包装设计离不开包装测试,可以说,包装测试是包装中最重要的环节。因此,探索“质量好、成本低、绿色环保”的包装测试新方法逐渐成为趋势。本课题对运输包装件缓冲性能的非破坏性测试与性能调控进行了深入研究,围绕包装材料的非线性特性与等效跌落理论、计算机仿真技术等相关内容展开了多层次、多角度的研究。研究成果将为包装动力学提供理论基础,为包装测试提供新思路,为包装设计提供依据,具有理论和现实意义。首先,研究包装测试的国内外研究现状,并针对包装件性能测试技术研究和仿真技术研究、包装材料的非线性力学特性研究、等效跌落理论研究、振动测试研究进行简要分析,综合国内外包装测试技术的进展和发展趋势,确定本课题的研究内容及意义。其次,研究基于EPE缓冲材料的非线性数学模型的构建。大量研究表明,目前运输包装所广泛使用的包装材料:塑料材料如EPE材料、EPS材料和纸质材料如瓦楞纸板、蜂窝纸板等都属于非线性材料,其力学特性差异很大。目前的相关研究多将包装材料简...
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
缓冲包装设计六步法
第2章基于EPE缓冲材料的非线性数学模型的构建102.2非线性数学模型的建立2.2.1质量块-非线性弹簧数学模型的建立包装件一般由内装物、非线性黏弹性缓冲垫、瓦楞纸箱等外包装组成。为了研究方便将其简化为图2.1所示的缓冲包装动力学模型，其中产品质量为m；缓冲垫弹性系数(A0,B0)；跌落高度为h；位移为y，向下为正方向；为速度；为加速度。缓冲材料以发泡塑料EPE为例进行分析，根据不规则型缓冲材料EPE的载荷F（y）与变形量y的关系设其动力学方程如式（2.1）所示。300myAyBy0(2.1)记a=A0/m，b=B0/m为（2.2）则式（2.1）的动力学方程可变形为式（2.3），2320dyaybydt(2.3)给定初始条件如式（2.4）所示，y(0)0,y(0)2gh(2.4)取满足初始条件（2.4）的初始试函数可表示为式（2.5），0y(t)Asin(t)(2.5)式中，A,β为待定量。图2.1缓冲包装动力学模型2.2.2非线性动力学问题的主要求解方法目前国内外对非线性动力学问题的求解方法主要包括以下几个：①摄动法：摄动法又称为L-P法，起源于林德斯切特与邦卡莱，主要解决弱非线性问题。此方法的基本原理即将范德波方程的二阶周期解和频率都化解为小参数的形式，然后进行时间变换，进而得到近似解的一种非线性近似求解法[75]。②Adomian分解法:Adomian分解法又称为逆算符法，是美国数学家George.Adomian提出的，是求解强非线性问题的有效方法。此方法基本原理即通过将非线性方程分解为几部分，并分别求解，然后将各个解分解为多个解分量，最后通过逆
第2章基于EPE缓冲材料的非线性数学模型的构建15图2.2力-变形量曲线表2.2试验结果与理论结果比较跌落高度/m变分迭代结果试验结果相对误差/%0.8/(m)0.04030.03952.03/(g)53.2453.791.022.4本章小结本章主要以EPE缓冲材料为研究对象，探讨了其非线性数学模型的构建。首先通过对EPE材料进行动态压缩试验，进而建立非线性动力学模型，然后找到合适求解非线性动力学方程的方法-变分迭代法，最后进行试验验证，将变分迭代解与试验实测结果相比较，验证变分迭代法的准确性及新建立的模型的可行性。研究结果表明：（1）当跌落高度在800mm时，非线性动力学方程的位移变分迭代结果与试验实测结果相对误差为2.03%。（2）当跌落高度为800mm时，非线性动力学方程的加速度变分迭代结果与试验实测结果相对误差为1.02%。综上发现，针对新建立的EPE非线性数学模型系统的方程解与实际试验结果数值之间相对误差均小于3%，满足要求。说明基于EPE缓冲包装系统的质量块-非线性弹簧模型可以用于预测系统跌落冲击位移、加速的峰值等重要参数，不仅对非线性包装系统跌落冲击问题的具有重要的参考价值，也为包装系统设计提供了重要的理论依据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型微振动控制装置的试验研究[J]. 郭怀攀,赵元明. 现代机械. 2019(06)
[2]浅谈当下振动控制方法[J]. 宋立争. 居舍. 2019(34)
[3]一种单面瓦楞机新型压力辊机构的振动分析[J]. 陈志君,杜群贵. 振动与冲击. 2019(21)
[4]一种新型减振器的结构设计及实验分析[J]. 雷先华,何美生,旷水章,朱石沙. 功能材料与器件学报. 2019(03)
[5]非线性包装系统中关键部件振动可靠度分析[J]. 朱大鹏. 振动与冲击. 2019(18)
[6]基于改进PID技术的电子通信设备振动控制系统设计[J]. 王立涛. 自动化与仪器仪表. 2019(09)
[7]主动振动控制的有限元分析[J]. 黄伟,徐建,陆新征,张同亿,胡明祎. 科学技术与工程. 2019(24)
[8]不同加速度谱型激励下非线性堆码包装系统的动力学响应[J]. 房树盖,王志伟. 应用力学学报. 2019(06)
[9]双曲正切非线性系统跌落冲击响应分析的一种近似解析法[J]. 赵晓兵,杜兴丹,陈安军. 包装学报. 2019(03)
[10]高硼硅玻璃沙拉碗缓冲包装跌落仿真分析[J]. 刘静. 包装工程. 2019(13)
硕士论文
[1]基于有限元分析的空调内机运输包装设计[D]. 侯晓琳.哈尔滨商业大学 2019
[2]基于牛顿谐波平衡法非线性包装系统跌落冲击动力学性能研究[D]. 杜兴丹.江南大学 2019
[3]家用电子产品的隔振缓冲研究及实验[D]. 刘斯琪.天津商业大学 2019
[4]冰箱典型材料力学性能及抗跌落冲击研究[D]. 雷忠琦.华南理工大学 2019
[5]蓝莓贮运过程中机械损伤的试验研究[D]. 张茜.东北林业大学 2019
[6]基于FEM和SRS的薄型烟机缓冲包装设计研究[D]. 何雯.陕西科技大学 2019
[7]厨电产品缓冲包装优化设计及其应用研究[D]. 张皓佳.陕西科技大学 2019
[8]非线性包装系统跌落响应的低强度试验预测方法[D]. 郭蓓蓓.江南大学 2018
[9]吊灯灯罩模塑缓冲包装制品动态仿真及性能的研究[D]. 唐杰.东北林业大学 2018
[10]非线性自治包装系统动态响应研究[D]. 李宏卫.江南大学 2017
本文编号：3094588
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
缓冲包装设计六步法
第2章基于EPE缓冲材料的非线性数学模型的构建102.2非线性数学模型的建立2.2.1质量块-非线性弹簧数学模型的建立包装件一般由内装物、非线性黏弹性缓冲垫、瓦楞纸箱等外包装组成。为了研究方便将其简化为图2.1所示的缓冲包装动力学模型，其中产品质量为m；缓冲垫弹性系数(A0,B0)；跌落高度为h；位移为y，向下为正方向；为速度；为加速度。缓冲材料以发泡塑料EPE为例进行分析，根据不规则型缓冲材料EPE的载荷F（y）与变形量y的关系设其动力学方程如式（2.1）所示。300myAyBy0(2.1)记a=A0/m，b=B0/m为（2.2）则式（2.1）的动力学方程可变形为式（2.3），2320dyaybydt(2.3)给定初始条件如式（2.4）所示，y(0)0,y(0)2gh(2.4)取满足初始条件（2.4）的初始试函数可表示为式（2.5），0y(t)Asin(t)(2.5)式中，A,β为待定量。图2.1缓冲包装动力学模型2.2.2非线性动力学问题的主要求解方法目前国内外对非线性动力学问题的求解方法主要包括以下几个：①摄动法：摄动法又称为L-P法，起源于林德斯切特与邦卡莱，主要解决弱非线性问题。此方法的基本原理即将范德波方程的二阶周期解和频率都化解为小参数的形式，然后进行时间变换，进而得到近似解的一种非线性近似求解法[75]。②Adomian分解法:Adomian分解法又称为逆算符法，是美国数学家George.Adomian提出的，是求解强非线性问题的有效方法。此方法基本原理即通过将非线性方程分解为几部分，并分别求解，然后将各个解分解为多个解分量，最后通过逆
第2章基于EPE缓冲材料的非线性数学模型的构建15图2.2力-变形量曲线表2.2试验结果与理论结果比较跌落高度/m变分迭代结果试验结果相对误差/%0.8/(m)0.04030.03952.03/(g)53.2453.791.022.4本章小结本章主要以EPE缓冲材料为研究对象，探讨了其非线性数学模型的构建。首先通过对EPE材料进行动态压缩试验，进而建立非线性动力学模型，然后找到合适求解非线性动力学方程的方法-变分迭代法，最后进行试验验证，将变分迭代解与试验实测结果相比较，验证变分迭代法的准确性及新建立的模型的可行性。研究结果表明：（1）当跌落高度在800mm时，非线性动力学方程的位移变分迭代结果与试验实测结果相对误差为2.03%。（2）当跌落高度为800mm时，非线性动力学方程的加速度变分迭代结果与试验实测结果相对误差为1.02%。综上发现，针对新建立的EPE非线性数学模型系统的方程解与实际试验结果数值之间相对误差均小于3%，满足要求。说明基于EPE缓冲包装系统的质量块-非线性弹簧模型可以用于预测系统跌落冲击位移、加速的峰值等重要参数，不仅对非线性包装系统跌落冲击问题的具有重要的参考价值，也为包装系统设计提供了重要的理论依据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型微振动控制装置的试验研究[J]. 郭怀攀,赵元明. 现代机械. 2019(06)
[2]浅谈当下振动控制方法[J]. 宋立争. 居舍. 2019(34)
[3]一种单面瓦楞机新型压力辊机构的振动分析[J]. 陈志君,杜群贵. 振动与冲击. 2019(21)
[4]一种新型减振器的结构设计及实验分析[J]. 雷先华,何美生,旷水章,朱石沙. 功能材料与器件学报. 2019(03)
[5]非线性包装系统中关键部件振动可靠度分析[J]. 朱大鹏. 振动与冲击. 2019(18)
[6]基于改进PID技术的电子通信设备振动控制系统设计[J]. 王立涛. 自动化与仪器仪表. 2019(09)
[7]主动振动控制的有限元分析[J]. 黄伟,徐建,陆新征,张同亿,胡明祎. 科学技术与工程. 2019(24)
[8]不同加速度谱型激励下非线性堆码包装系统的动力学响应[J]. 房树盖,王志伟. 应用力学学报. 2019(06)
[9]双曲正切非线性系统跌落冲击响应分析的一种近似解析法[J]. 赵晓兵,杜兴丹,陈安军. 包装学报. 2019(03)
[10]高硼硅玻璃沙拉碗缓冲包装跌落仿真分析[J]. 刘静. 包装工程. 2019(13)
硕士论文
[1]基于有限元分析的空调内机运输包装设计[D]. 侯晓琳.哈尔滨商业大学 2019
[2]基于牛顿谐波平衡法非线性包装系统跌落冲击动力学性能研究[D]. 杜兴丹.江南大学 2019
[3]家用电子产品的隔振缓冲研究及实验[D]. 刘斯琪.天津商业大学 2019
[4]冰箱典型材料力学性能及抗跌落冲击研究[D]. 雷忠琦.华南理工大学 2019
[5]蓝莓贮运过程中机械损伤的试验研究[D]. 张茜.东北林业大学 2019
[6]基于FEM和SRS的薄型烟机缓冲包装设计研究[D]. 何雯.陕西科技大学 2019
[7]厨电产品缓冲包装优化设计及其应用研究[D]. 张皓佳.陕西科技大学 2019
[8]非线性包装系统跌落响应的低强度试验预测方法[D]. 郭蓓蓓.江南大学 2018
[9]吊灯灯罩模塑缓冲包装制品动态仿真及性能的研究[D]. 唐杰.东北林业大学 2018
[10]非线性自治包装系统动态响应研究[D]. 李宏卫.江南大学 2017
本文编号：3094588
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