具有杆式易损件的包装系统动力学特性研究

发布时间：2017-07-08 12:00

  本文关键词：具有杆式易损件的包装系统动力学特性研究

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【摘要】：经济全球化背景下,商品流通距离更远、经历环境更加复杂,对产品缓冲包装要求更高。产品不同,材料、结构等特性不同,缓冲包装的要求不同。而缓冲包装设计的理论基础是包装系统的力学模型、环境特点、材料力学特性、系统动力学特性和破损评价方法。目前,缓冲包装动力学研究主要集中在“脆性”产品包装系统简化而来的质量-弹簧系统,对考虑粘弹性特性的产品包装系统研究较少。本文研究对象为具有弹性杆易损件的包装系统,建立系统的力学模型,研究系统动力学特性,分析弹性易损件破损机理,建立系统跌落破损评价理论。首先,针对具有弹性杆易损件的包装系统,建立弹性体-刚体力学模型,分别利用有限单元法和经典力学理论建立系统的动力学方程。其次,考虑系统方程的复杂性,解析解难以获得。利用有限单元法和有限差分法,设计系统动力学方程的数值求解方法。分析具有不同类型易损件的线性系统自振特点,探究耦合作用和集中质量大小对系统自振的影响。第三,研究三次非线性系统,在跌落冲击下动力学响应特性。建立系统跌落冲击动力学模型和运动方程,基于有限单元法、有限差分法和龙格-库塔法分析产品易损件跌落冲击位移、加速度和内应力响应分布特点。分析了耦合作用、集中质量大小和主体频率对系统响应的影响规律。结果表明,易损件绝对位移沿长度方向分布不明显,而相对位移沿长度方向变化明显;悬臂梁类易损件最大加速度出现在自由端,而最大内应力发生在根部,简支梁类易损件最大加速度和内应力均位于中点位置;易损件的结构不同,主体和易损件之间耦合作用、集中质量大小和主体频率,对易损件和主体的动力响应的影响也不相同。对比发现,两种数值求解方法对具有杆式易损件的包装系统,具有很好的准确度和适应性;且有限单元法的精度和求解效率更高。结论对产品结构设计具有重要启示意义。最后,研究系统的跌落破损评价。考虑弹性杆的材料和结构特点,提出有别于传统“脆值”理论的破损评价指标,建立破损评价方程,得到系统跌落冲击破损边界曲线。分析了集中质量大小、主体频率和不同破损率对系统安全区域的影响,可为此类产品缓冲包装设计提供依据和手段。
【关键词】：悬臂梁 简支梁 易损件 有限单元 有限差分 包装系统 冲击特性 破损边界
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB48
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 本课题的研究背景及意义8-9
• 1.1.1 课题的研究背景8
• 1.1.2 研究目的及意义8-9
• 1.2 现有研究概况9-13
• 1.2.1 考虑易损件的线性包装系统动力学特性研究9-10
• 1.2.2 非线性包装系统动力学特性研究10-12
• 1.2.3 具有弹性部件系统的动力学特性研究12-13
• 1.3 本课题的研究目标及内容13-14
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 具有杆式易损件的包装系统动力学模型15-21
• 2.1 力学模型简化15-16
• 2.2 易损件动力学方程16-20
• 2.2.1 有限单元法16-18
• 2.2.2 欧拉-伯努利梁18-20
• 2.3 主体动力学方程20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 具有杆式易损件的包装系统自振特性21-41
• 3.1 易损件自振动力学方程及求解21-30
• 3.1.1 有限单元法21-24
• 3.1.2 有限差分法24-30
• 3.2 主体自振动力学方程及求解30-32
• 3.3 系统自振特性算例分析32-40
• 3.3.1 悬臂梁易损件包装系统的自振特性32-36
• 3.3.2 简支梁易损件包装系统的自振特性36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 具有杆式易损件的包装系统跌落冲击特性41-55
• 4.1 跌落冲击力学模型41-42
• 4.2 易损件动力学方程及求解42-43
• 4.2.1 有限单元法42
• 4.2.2 有限差分法42-43
• 4.3 主体动力学方程及求解43-44
• 4.4 系统跌落冲击特性算例分析44-54
• 4.4.1 悬臂梁易损件包装系统的跌落冲击特性44-49
• 4.4.2 简支梁易损件包装系统的跌落冲击特性49-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 系统跌落破损评价55-64
• 5.1 跌落破损评价方程55-58
• 5.2 跌落破损边界曲线58-63
• 5.2.1 集中质量大小对跌落破损的影响58-60
• 5.2.2 主体频率对跌落破损的影响60-62
• 5.2.3 基于破损率跌落破损边界曲线62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 本文总结64-65
• 6.2 创新点65
• 6.3 工作展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：534412