【文章內容簡介】 下的應力仿真計算。在解決了用ANSYS有限元軟件求解應力仿真中若干技術問題之后，獲取容器強度及其應力時間規(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力場，比較不同形狀的瓶肩和瓶底的跌落沖擊應力分布規(guī)律，為結構優(yōu)化設計準則的形成提供了依據。，論文中也作了新的探討，為進一步在容器優(yōu)化設計中的應用提供重要參考。孕浙江大學碩士學位論文(2007’所謂的沖擊是指機械結構系統在受到瞬態(tài)外部激勵時其力、位移、速度或加速度發(fā)生急劇變化的現象，它的特點是加速度在短時間內(一般為20ms)迅速增大，然后在極短的時間內迅速減小。沖擊現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、包裝緩沖結構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，為關鍵零件上的最大響應加速度，輸入的沖擊激勵和輸出的響應加速度、二、專。、。*。_氏可用放大率刀聯系起來，刀=任巴吼乓為包裝件中關鍵零件受動態(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，這是產品中某一結構的極限加速度值，關鍵零件上最大響應加速度吼一旦超過乓值，就會發(fā)生包裝件的破損現象[6]。從這個意義上講，可以把嘆作為產品的沖擊易損度，但作為整體產品而言，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，所以在實際應用時常把G。作為產品易損度的大小來表達，因此在不特別指明示，產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構系統模型[8l，此模型包括四個基本元件:產品、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:假設m。mZ，m，mZ，即忽略了外包裝箱和易損零件的質量及其作用，而且不因沖擊產生永久變形Mindhn包裝模型屬于一個有兩個自由度的結構系統，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，還與沖擊激勵的時間或速度增量有關，表征沖擊激勵的三個參數: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，產品沖擊易損度試驗中，試驗機釋放試件，使其自由跌落而產生預定的沖擊，沖擊速度可以調節(jié)，最大跌落高度可達到1500~，測試系統由加速度傳感器、信號放大器和顯示記錄器等組成。試驗過程大致如下:(l)試驗樣品的固定產品受到沖擊時，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，但不應對試件產生預應力。(2)傳感器的固定傳感器的固定位置會影響到測試結果的精度，一般情況下，加速度傳感器應牢固的安裝在產品基礎部位或夾具上，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品受到沖擊時即將產生損傷的速度變化，首先，調節(jié)試驗設備，使產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，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)時間應不大于3ms，試驗樣品為剛性較大的小型產品時，其脈沖持續(xù)時間還應適當縮小，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，則調整沖擊試驗一嘟浙江大學碩士學位論文‘2007)機，使其產生較大的速度變化，其方法可采用提高試驗機沖擊臺面高度或調解程序器，依次重復進行沖擊試驗，一次速度變化的幅度應是產品的特性而定，對于一般的產品而言，對于比較貴重的產品，應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。的測定首先調解試驗機的程序器，使其產生梯形沖擊脈沖，梯形波曲線上升及下降的時間應低于 ，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，首次沖擊加速度應低于預計的產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，調整沖擊試驗機以獲得更大的加速度值，通常利用調節(jié)程序器的方法來實現，并核定沖擊速度變化值是否符合要求，加速度增加的幅度，應根據產品本身的特性而定。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值和試樣發(fā)生損傷時的試驗數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據作為臨界值，大多數試驗采用后者。產品對沖擊的敏感性取決于三個參數: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損壞為止，每改變一次跌落高度，△V和丸都有相應的改變，對應于每一次跌落沖擊，就相當于圖2一4(a)中的一個坐標點(△獷，壽)，而試件開始出現破損時相對應的那個點已處在破損區(qū)內。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，就是說這一步沖擊試驗是在保持△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為常數的垂直線上自下而上的一系列試驗點，在出現產品破損的那個點之前對應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與外界脈沖波形有關，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構以后，使其自由跌落產生沖擊，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，以保證包裝容器內緩沖材料的總厚度不變，另一種方法是保持原緩沖包裝結構不變，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沖擊方向有足夠了解，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品易損度和利用緩沖材料測定產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、適用性和經濟性等