基于Hyperworks的1522红外镜头缓冲包装优化设计

发布时间：2017-08-02 03:12

  本文关键词：基于Hyperworks的1522红外镜头缓冲包装优化设计

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【摘要】：运输过程中强烈的振动、碰撞和冲击是引起红外产品破损的最主要原因,运输缓冲包装能使传递到产品上的冲击、振动的强度减小到产品所能承受的范围,最大程度的保护产品。但因冲击载荷的随机性和包装结构设计依据的动力学参数有限等实际问题,国内红外产品缓冲包装的结构设计主要依靠经验或采用类比法。由于无规范设计标准指导,设计师因经验的差异导致结构无法达到最优状态,尤其是在开发新产品时常造成结构设计强度不足或过剩,从而造成产品在运输过程中损坏数量增大或整机搬运成本过高的现状。论文以云南某光电公司的1522红外镜头的运输缓冲包装件为研究对象。首先在原有的全面缓冲包装的基础上,对缓冲包装进行了两组改进,分别为局部缓冲包装和带脚垫的局部缓冲包装,应用大型通用前处理软件Hypermesh进行前处理,Ls-dyna为求解器,对包括原有全面缓冲包装结构在内的三种不同缓冲包装结构的1522红外镜头包装件分别进行了1000mm高度的三组不同面的面跌落仿真分析。对1522红外镜头包装件撞击地面的0.006s过程中各零部件上单元最大等效应力变化趋势进行分析,得出了带脚垫的局部缓冲包装结构为三种包装结构中的最优缓冲包装结构。然后,对带脚垫的缓冲包装结构进行了结构尺寸(形状尺寸上)的改进,并对改进后的缓冲包装件进行有限元跌落仿真分析,在经过初次改进和二次改进后,最终确定二次改进后的缓冲包装结构模型为优化模型。论文进一步以二次改进后的缓冲包装件为研究对象,应用专业的集成优化软件Hyperstudy,以缓冲包装件的总质量为目标函数,最危险零部件单元最大等效应力不超过对应材料的屈服强度为约束条件,缓冲包装的形状尺寸为设计变量进行缓冲包装的形状优化,以达到用最少的缓冲包装材料在跌落过程中对1522红外镜头起到足够的保护作用的目的。文章旨在寻求一种辅助工具能帮助设计人员设计出一个相对科学的缓冲包装结构,从而达到降低产品包装成本,提高产品包装质量,使产品在运输过程中得到更好保护的目的,同时也为其它型号的红外镜头以及相似产品的缓冲包装设计提供了方法的参考。
【关键词】：红外镜头 缓冲包装 跌落仿真 包装改进 形状优化
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB485.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.1.1 课题研究背景13
• 1.1.2 课题研究意义13-14
• 1.2 国内外关于产品缓冲包装动力学的研究现状14-17
• 1.3 本课题主要研究内容17-18
• 1.4 本课题的主要创新点18-20
• 第二章 1522红外镜头简介和缓冲包装动力学理论概述20-26
• 2.1 1522红外镜头简介20-21
• 2.1.1 1522外镜头的参数20-21
• 2.1.2 1522红外镜头结构组成21
• 2.2 包装动力学理论基础21-24
• 2.2.1 包装动力学的研究对象与任务21-22
• 2.2.2 冲击的基本概念22
• 2.2.3 红外镜头包装件跌落冲击问题的研究方法22-24
• 2.3 式动力分析理论基础24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 1522红外镜头缓冲包装设计及包装件跌落仿真分析26-54
• 3.1 1522红外镜头缓冲包装设计26-28
• 3.1.1 缓冲包装的六步法设计26
• 3.1.2 缓冲材料的选择26-27
• 3.1.3 缓冲包装结构的选择27-28
• 3.2 1522红外镜头包装件跌落仿真分析前处理28-34
• 3.2.1 HYPERMESH与LS DYNA简介28-29
• 3.2.2 包装件CAD模型的建立29
• 3.2.3 包装件有限元模型的建立29-30
• 3.2.4 刚性地面的建立30-31
• 3.2.5 有限元模型的材料参数31
• 3.2.6 边界条件和控制卡片的设定31-34
• 3.3 1522红外镜头包装件跌落仿真分析34-53
• 3.3.1 全面缓冲包装件跌落仿真分析36-42
• 3.3.1.1 侧面跌落仿真分析36-38
• 3.3.1.2 第一透镜朝下跌落仿真分析38-40
• 3.3.1.3 第二透镜朝下跌落仿真分析40-42
• 3.3.2 局部缓冲包装件跌落仿真分析42-48
• 3.3.2.1 侧面跌落仿真分析42-44
• 3.3.2.2 第一透镜朝下跌落仿真分析44-47
• 3.3.2.3 第二透镜朝下跌落仿真分析47-48
• 3.3.3 带脚垫的局部缓冲包装件跌落仿真分析48-51
• 3.3.3.1 侧面跌落仿真分析48-49
• 3.3.3.2 第一透镜朝下跌落仿真分析49-50
• 3.3.3.3 第二透镜朝下跌落仿真分析50-51
• 3.3.4 1522红外镜头包装件跌落仿真动态响应对比分析51-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 带脚垫局部缓冲包装结构的改进54-68
• 4.1 初次改进包装件跌落仿真分析54-60
• 4.1.1 初次改进包装件侧面跌落仿真55-57
• 4.1.2 初次改进包装件第一透镜朝下跌落仿真分析57-59
• 4.1.3 初次改进包装件第二透镜朝下跌落仿真分析59-60
• 4.2 二次改进包装件跌落仿真分析60-66
• 4.2.1 二次改进包装件侧面跌落仿真分析62-63
• 4.2.2 二次改进包装件第一透镜朝下跌落仿真分析63-64
• 4.2.3 二次改进包装件第二透镜朝下跌落仿真分析64-66
• 4.3 改进后包装件跌落仿真动态响应对比分析66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 缓冲包装形状优化设计68-82
• 5.1 Hyperstudy简介68
• 5.2 优化方法68-71
• 5.3 二次改进后1522外镜头缓冲包装形状优化设计71-76
• 5.3.1 目标函数71
• 5.3.2 设计变量71-74
• 5.3.3 约束条件74
• 5.3.4 优化结果74-76
• 5.4 优化后包装件跌落仿真分析76-79
• 5.4.1 侧面跌落仿真分析76-78
• 5.4.2 第一透镜朝下跌落仿真分析78-79
• 5.5 本章小结79-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 致谢84-86
• 参考文献86-90
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文、专利90-92
• 附录B 三次改进1522红外镜头包装件跌落仿真分析92

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