【文章內(nèi)容簡介】 下的應(yīng)力仿真計算。在解決了用ANSYS有限元軟件求解應(yīng)力仿真中若干技術(shù)問題之后，獲取容器強度及其應(yīng)力時間規(guī)律的一系列成果。，將仿真分析拓展到容器外部有瓦楞紙板外包裝防護的工況，分析緩沖防護對容器應(yīng)力狀態(tài)改善的重要規(guī)律。，分別計算了最易在跌落中發(fā)生破壞的瓶肩和瓶底的應(yīng)力場，比較不同形狀的瓶肩和瓶底的跌落沖擊應(yīng)力分布規(guī)律，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計準則的形成提供了依據(jù)。，論文中也作了新的探討，為進一步在容器優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用提供重要參考。孕浙江大學碩士學位論文(2007’所謂的沖擊是指機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在受到瞬態(tài)外部激勵時其力、位移、速度或加速度發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象，它的特點是加速度在短時間內(nèi)(一般為20ms)迅速增大，然后在極短的時間內(nèi)迅速減小。沖擊現(xiàn)象引起的沖擊力或沖擊加速度的大小取決于跌落高度、包裝件的重量、包裝緩沖結(jié)構(gòu)以及地面反彈等因素。喘，吼，Gs和q虱代表著包裝件承受的最大沖擊載荷與其本身重量的比值，一般以輸入最大加速度和重力加速度的比值來表示。G，為關(guān)鍵零件上的最大響應(yīng)加速度，輸入的沖擊激勵和輸出的響應(yīng)加速度、二、專。、。*。_氏可用放大率刀聯(lián)系起來，刀=任巴吼乓為包裝件中關(guān)鍵零件受動態(tài)荷載條件下不發(fā)生損傷或失效時可能承受的最大加速度值，這是產(chǎn)品中某一結(jié)構(gòu)的極限加速度值，關(guān)鍵零件上最大響應(yīng)加速度吼一旦超過乓值，就會發(fā)生包裝件的破損現(xiàn)象[6]。從這個意義上講，可以把嘆作為產(chǎn)品的沖擊易損度，但作為整體產(chǎn)品而言，只有當喘達到一個臨界值q條件下，即喘全q時，才能反映氏全q，所以在實際應(yīng)用時常把G。作為產(chǎn)品易損度的大小來表達，因此在不特別指明示，產(chǎn)品的沖擊易損度都是指嘆〔7J。下面是喘的推導過程勿浙江大學碩士學位論文(2007’考慮到二戰(zhàn)期間雷達真空管在流通過程中的破壞情況，Mindlin提出了簡化的包裝結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型[8l，此模型包括四個基本元件:產(chǎn)品、易損零件、緩沖墊和外包裝容器，如圖2一1所示:為簡便起見，建立下列假設(shè):假設(shè)m。mZ，m，mZ，即忽略了外包裝箱和易損零件的質(zhì)量及其作用，而且不因沖擊產(chǎn)生永久變形Mindhn包裝模型屬于一個有兩個自由度的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，如圖2一2所示包裝件的抗沖擊能力不僅與能承受的最大加速度值有關(guān)，還與沖擊激勵的時間或速度增量有關(guān)，表征沖擊激勵的三個參數(shù):加速度、作用時間、速度增量，速度增量等于加速度一時間曲線下的面積，因而可以用三個參數(shù)中的兩個來表征沖擊激勵，通常采用加速度和速度增量來表征[9]。破損邊界曲線是以加速度幅值為縱坐標，以速度增量為橫坐標的一條平面曲線，矩形脈沖載荷下形成的破損邊界曲線如圖2一3所示，產(chǎn)品沖擊易損度試驗中，試驗機釋放試件，使其自由跌落而產(chǎn)生預定的沖擊，沖擊速度可以調(diào)節(jié)，最大跌落高度可達到1500~，測試系統(tǒng)由加速度傳感器、信號放大器和顯示記錄器等組成。試驗過程大致如下:(l)試驗樣品的固定產(chǎn)品受到?jīng)_擊時，沖擊力作用點不同，測試效果差別也很大，不同沖擊方向上具有不同的易損度，因而試驗樣品安裝方式或固定方式會影響產(chǎn)品易損度大小，試件在試驗臺上的固定須與實際情況相一致。支撐夾具要有一定的剛性，使傳遞到試件的脈沖不失真，支撐夾具一般有鋁合金、硬塑料或硬木制成，作用是防止試件在沖擊時跳離沖擊臺，一般將支撐夾具壓在試件頂部、剛性較好或面積較大的部位，但不應(yīng)對試件產(chǎn)生預應(yīng)力。(2)傳感器的固定傳感器的固定位置會影響到測試結(jié)果的精度，一般情況下，加速度傳感器應(yīng)牢固的安裝在產(chǎn)品基礎(chǔ)部位或夾具上，如果支撐夾具本身有很好的剛性，那么加速度傳感器也可以裝在臺面上。(1)臨界速度增量AV的測定臨界速度增量是產(chǎn)品受到?jīng)_擊時即將產(chǎn)生損傷的速度變化，首先，調(diào)節(jié)試驗設(shè)備，使產(chǎn)生的沖擊脈沖形成低于預期臨界速度增量值，由于臨界速度增量邊界線與波形無關(guān)，因而試驗中可使用矩形波也可以使用半正弦波或其他波形，常用的是半正弦波形，脈沖持續(xù)時間應(yīng)不大于3ms，試驗樣品為剛性較大的小型產(chǎn)品時，其脈沖持續(xù)時間還應(yīng)適當縮小，以便使其沖擊加速度足夠大。進行一次沖擊試驗后，檢查或測定試件的性能，確定式樣是否損傷，如果發(fā)生損傷，則需要判斷是否由于本次沖擊造成，如果不發(fā)生損傷，則調(diào)整沖擊試驗一嘟浙江大學碩士學位論文‘2007)機，使其產(chǎn)生較大的速度變化，其方法可采用提高試驗機沖擊臺面高度或調(diào)解程序器，依次重復進行沖擊試驗，一次速度變化的幅度應(yīng)是產(chǎn)品的特性而定，對于一般的產(chǎn)品而言，對于比較貴重的產(chǎn)品，應(yīng)使增量幅度適當降低。重復上述過程，逐漸增加速度變化值，直至試件發(fā)生損傷。(2)臨界加速度A。的測定首先調(diào)解試驗機的程序器，使其產(chǎn)生梯形沖擊脈沖，梯形波曲線上升及下降的時間應(yīng)低于 ，目的在于盡量使梯形波接近于矩形波，沖擊速度變化為臨界速度變化A代的兩倍以上，首次沖擊加速度應(yīng)低于預計的產(chǎn)品損傷時最大加速度值。進行一次沖擊試驗后，檢查或測量被試樣品的性能，確定樣品是否損壞，若發(fā)生損傷，確定是否由于此次沖擊所致，若沒有發(fā)生損傷，調(diào)整沖擊試驗機以獲得更大的加速度值，通常利用調(diào)節(jié)程序器的方法來實現(xiàn)，并核定沖擊速度變化值是否符合要求，加速度增加的幅度，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品本身的特性而定。重復上述試驗過程，逐漸增加沖擊加速度直至試樣發(fā)生損壞。選取臨界值時通常有兩種方法，一是將試樣未發(fā)生損傷的最后一次試驗數(shù)值和試樣發(fā)生損傷時的試驗數(shù)值的平均值作為試樣的臨界值，另一種方法是，將試件未發(fā)生損傷的最后一次試驗數(shù)據(jù)作為臨界值，大多數(shù)試驗采用后者。產(chǎn)品對沖擊的敏感性取決于三個參數(shù):沖擊脈沖波形、沖擊時速度變化和沖擊最大加速度，繪制沖擊破損邊界曲線，步驟通常如下:(l)進行沖擊試驗，確定臨界速度變化△K將試件固定在沖擊試驗機的沖擊臺上，先從較小的跌落高度開始跌落沖擊，但預計沖擊加速度在小于臨界加速度下進行，然后逐次加大跌落高度，一直增加到試件出現(xiàn)損壞為止，每改變一次跌落高度，△V和丸都有相應(yīng)的改變，對應(yīng)于每一次跌落沖擊，就相當于圖2一4(a)中的一個坐標點(△獷，壽)，而試件開始出現(xiàn)破損時相對應(yīng)的那個點已處在破損區(qū)內(nèi)。在這一破損點之前的一點，其匆浙江大學碩士學位論文(2007)相應(yīng)的速度變化就是臨界速度增量△代，過△代在坐標系中作垂直線，△代就是沖擊破損邊界曲線的左側(cè)部分的各點。(2)確定臨界加速度Ac將試驗樣件固定在沖擊試驗機的沖擊臺面上進行沖擊試驗，與第一步有兩點不同。①不再是逐次增加跌落高度，而是選擇一個合適跌落的高度后不再改變，以下每次跌落沖擊都是從這一高度下沖擊。跌落高度不變，就保持一定的速度變化量△V，就是說這一步?jīng)_擊試驗是在保持△V不變的條件下逐步提高沖擊加速度壽，一直提高到使試件開始發(fā)生破損時為止，圖2一4(b)中表明在△v一定的條件下，△V為常數(shù)的垂直線上自下而上的一系列試驗點，在出現(xiàn)產(chǎn)品破損的那個點之前對應(yīng)的壽即為臨界加速度凡。上面所述的合適的跌落高度不能過低，如果跌落高度選的過低，就有可能使得到的速度變化量△V△K，這樣就不能繪制出臨界加速度的邊界曲線，至于△v要選多大并無一定要求，首先要△V大到離開破損邊界左側(cè)的鉛垂線，還要選擇離開破損邊界曲線的彎曲部分。匆浙江大學碩士學位論文(2007)②臨界加速度孔與臨界速度增量△K不一樣，前者雖沖擊脈沖波形的不同而不同，因此，在不同脈沖波型條件下得到的臨界加速度邊界線就不同(3)根據(jù)上述兩步得到的臨界速度增量值邊界(垂直邊界線)和臨界加速度邊界(水平邊界線)繪制出完整的可以區(qū)分安全區(qū)和破損區(qū)的破損邊界曲線，從圖2一4(。)中看出，在垂直邊界線和水平邊界線的交匯處，通過一定的曲線光滑處理，光滑曲線的范圍位于坐標系中坐標點(△K，2攻)和(二△又2凡)這兩點之間。由于物品的沖擊響應(yīng)與外界脈沖波形有關(guān)，因而對于不同的脈沖波形，破損邊界曲線是不同的，由于物品在不同方向上由不同的沖擊靈敏度，因而對于同一物品，最好作前、后、左、右、上和下六個面的破損邊界曲線，取其中最小的Gc(凡/g)作為物品的沖擊易損度。此試驗方法將試樣件加上緩沖包裝結(jié)構(gòu)以后，使其自由跌落產(chǎn)生沖擊，自由跌落的方法通常要在可以使試驗件自由落下的試驗機上進行。一種方式是以同一包裝在試驗中逐漸增加跌落高度，使作用到試件上的沖擊加速度依次提高，另一種方式就是使跌落高度保持不變，然后改變其緩沖條件(例如改變緩沖材料的厚度)，以便增加沖擊加速度。利用普通的跌落試驗機，要求能達到順暢釋放試驗件，使其發(fā)生自由跌落而達到預期的沖擊狀態(tài)，過程如下:要求用包裝容器及緩沖材料包裝被試樣品，一般情況下采用實際運輸時使用的外包裝容器及緩沖襯墊材料，也可以采用任何一種適合的包裝容器和緩沖材料，包裝容器應(yīng)能容納試驗樣品及緩沖墊。將試驗樣品和緩沖材料按正常放置狀態(tài)包裝在選定的容器中，在試驗樣品的沖擊方向上應(yīng)有較厚的襯墊，以避免在第一次沖擊試驗時就發(fā)生損傷。易浙江大學碩士學位論文‘2007)將加速度傳感器固定在靠近緩沖墊制成面上，且必須使測量軸線處于沖擊方向上，最理想的狀態(tài)是在最能代表產(chǎn)品的重心附近，且是較牢固的部位上，或者固定在最容易發(fā)生損壞的部位上。把經(jīng)過緩沖包裝的試樣至于跌落試驗機上，進行一次沖擊跌落試驗，并記錄加速度一時間歷程，沖擊跌落后拆開包裝，對試驗樣品進行檢查或性能測量，確定其產(chǎn)品是否發(fā)生損壞，如果試驗樣品未發(fā)生損傷，則逐漸加大沖擊強度，直至樣品損壞增加試驗中沖擊強度的方法一般有兩種:一是通過減薄試驗樣品沖擊方向上緩沖襯墊的厚度，把減少的緩沖墊移至頂部，或在試驗樣品的頂部增加適當厚度的同類緩沖墊，以保證包裝容器內(nèi)緩沖材料的總厚度不變，另一種方法是保持原緩沖包裝結(jié)構(gòu)不變，逐漸增加跌落高度，隨著跌落高度的變化，沖擊速度增量也將隨著變化，因而這種方法會產(chǎn)生較大的誤差。一般的長方體形包裝件都具有6個沖擊面，但如果能對試驗樣品的尺寸、形狀以及在運輸過程中可能遭受到?jīng)_擊方向有足夠了解，最好在估計的試驗件最敏感或最薄弱的沖擊方向上進行試驗，一般情況下，對正常儲運條件下的垂直跌落方向都要進行沖擊試驗，作為評價試驗樣品抗沖擊能力的基本性能參考。概括而言，利用緩沖材料在跌落試驗機上作沖擊試驗的程序如下:匆浙江大學碩士學位論文(2007)上述兩種利用沖擊試驗機測定產(chǎn)品易損度和利用緩沖材料測定產(chǎn)品易損度的方法是常用的沖擊易損度試驗方法，由于試驗原理、試驗設(shè)備及操作程序等諸方面的不同，在試驗模擬性、精確性、適用性和經(jīng)濟性等