【文章內(nèi)容簡介】 0=255mm。 集合包裝設(shè)計集合包裝是指將一定數(shù)量的產(chǎn)品或包裝件組合在一起，形成一個合適的運(yùn)輸單元，以便于裝卸、存儲和運(yùn)輸[6]。運(yùn)用Kellicutt公式計算紙箱的抗壓強(qiáng)度。 P=PXax22Z/4213ZJ (4) 式中：PX——綜合環(huán)壓值，N/cm；ax2——瓦楞常數(shù)；J——楞型常數(shù)；Z——紙箱周長，cm；P——紙箱抗壓強(qiáng)度，N。 PX=R1+Rm?γ100 (5)R1——箱板紙的環(huán)壓強(qiáng)度，N/m；Rm——瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度，N/m；γ——壓楞系數(shù)。根據(jù)緩沖墊和外包裝的材質(zhì)和楞型可知： γA=，γB=，R1=10，Rm =7，Z=，ax2=，J=。根據(jù)上面的公式和數(shù)據(jù)可計算出P=5020，再使用公式P=KW(n1)可計算得到最高堆碼高度為4。我國托盤尺寸分為12001000,11001100兩種規(guī)格。根據(jù)12002924=32,11002923=224,10002923=124可以計算出這兩種尺寸托盤的表面積利用率分別為：12001000規(guī)格： 120032(1000124)12001000100%=85%11001100規(guī)格： (1100224)211002100%=%托盤承載表面積的利用率一般應(yīng)不低于80%，所以選擇12001000的長方形托盤。使用簡單重疊法進(jìn)行堆碼，每個托盤可以堆疊344=48箱雞蛋。6 包裝緩沖性能分析 有限元法介紹隨著現(xiàn)代力學(xué)、計算數(shù)學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元法作為一個具有堅實理論基礎(chǔ)和廣泛應(yīng)用效力的數(shù)值分析工具，可以解決絕大部分的工程問題。而有限元法在包裝工程方面應(yīng)用有采用ANSYS/LSDYNA的結(jié)構(gòu)動力分析，對產(chǎn)品連帶外包裝的跌落過程進(jìn)行模擬，得到結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力響應(yīng)。ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級CAE工具之一。強(qiáng)大的有限元分析和優(yōu)化設(shè)計功能使得ANSYS軟件非常適合對包裝工程中相關(guān)產(chǎn)品、材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、運(yùn)動仿真等方面的設(shè)計[16]。設(shè)計緩沖包裝的同時，可以通過ANSYS的優(yōu)化分析模塊對緩沖包裝進(jìn)行優(yōu)化分析，以避免過度包裝并節(jié)省包裝成本。這種方法不僅大大縮短緩沖包裝研發(fā)周期，而且在很大程度上節(jié)省了研發(fā)費(fèi)用，并使緩沖包裝的研究更為科學(xué)可靠[17]。 ANSYS的基本建模步驟（1）建立有限元模型[18]在ANSYS中建立有限元模型的過程大致可分為以下3個主要步驟：①建立或?qū)霂缀文Ｐ廷诙x材料屬性③劃分網(wǎng)格建立有限元模型（2）施加載荷并求解在ANSYS中施加載荷及求解的過程大致可以分為以下3個主要步驟：①定義約束②施加載荷③設(shè)置分析選項并求解（3）查看分析結(jié)果在ANSYS中查看分析結(jié)果的過程大致可以分為以下2個主要步驟：① 看分析結(jié)果②檢驗分析結(jié)果 跌落過程仿真由于瓦楞紙板原紙材料為各向異性材料，受力十分復(fù)雜，且厚度非常小[7]，其各項力學(xué)性能參數(shù)的測量對實驗條件要求非常高，故對材料進(jìn)行了簡化，在UG NX中創(chuàng)建模型后導(dǎo)入ANSYS/LSDYNA。通過運(yùn)用ANASYS 有限元軟件對雞蛋受載狀態(tài)下的應(yīng)力進(jìn)行分析，將對應(yīng)力分布有更直觀的了解。圖5為網(wǎng)格劃分圖。圖5 整體包裝網(wǎng)格劃分圖 total packaging of meshing picture雞蛋平均尺寸為長軸2a=、短軸2b=、厚度δ=。采用彈性4 結(jié)點shell93 殼單元，密度為2500kg/m3,彈性模量為3100Pa，[19]；105Pa，[20]. 進(jìn)行跌落分析，設(shè)置參數(shù)見表6。表6 跌落分析基本參數(shù)設(shè)置 Basic parameters of the drop analysis目標(biāo)面參數(shù)密度2500kg/m3；107Pa；跌落高度/m重力加速度物體的跌落姿態(tài)水平跌落分析時間結(jié)果文件和時間歷程文件的輸出步數(shù)100與1000 如圖6所示，整體包裝件的仿真模型跌落后在沖擊接觸面和棱角出應(yīng)變相對較大，但內(nèi)部緩沖墊和外包裝沒有破損，因此該整體包裝件的應(yīng)變符合要求。圖 6 整體包裝的應(yīng)力分布Fig. Stress distribution of total packaging仿真跌落過程中，包裝件的加速度見圖7。圖7 Z向加速度曲線 Acceleration curve of direction Z利用Ansys/LsDYNA對跌落過程進(jìn)行模擬仿真實驗，得到整體包裝的瞬態(tài)動力響應(yīng)。跌落仿真所得各圖清晰展示了不同部位的變形、應(yīng)力隨時間的變化，還能給出外包裝的加速度曲線及緩沖墊的吸能率等重要參數(shù)[9]。根據(jù)圖7可以看出，跌落過程中的最大加速度A=，經(jīng)過計算得實際加速度：a=10Ag=所以aG，這套雞蛋包裝方案符合緩沖包裝的要求，可以推廣使用。 結(jié) 論通過以上的研究我們可以得出以下結(jié)論：（1） 市場現(xiàn)有雞蛋包裝多為紙漿模塑和吸塑包裝，前者外觀粗糙不美觀，后者不環(huán)保。瓦楞紙板具有成本低廉、可加工性好、利于印刷、綠色環(huán)保的優(yōu)點，以此設(shè)計的包裝可以替代市場現(xiàn)有的包裝。（2） 單層瓦楞紙板設(shè)計的緩沖墊結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)加工容易。在使用之前可以大量堆疊，節(jié)省空間。放入箱內(nèi)成型后結(jié)構(gòu)牢固，緩沖性能良好，每層緩沖墊放置36個雞蛋，每箱可以放置4層雞蛋。（3） 根據(jù)包裝箱外尺寸選擇12001000的托盤作為集合包裝，使用簡單堆疊法。經(jīng)計算得到最大堆碼高度為4，所以集合包裝排列344。（4） 使用ANSYS軟件對整體包裝進(jìn)行有限元法跌落分析，結(jié)果跌落過程中的實際最大加速度a= G,所以包裝符合緩沖要求，方案可行。圖8 雞蛋整體包裝 Total packaging of eggs致 謝經(jīng)過三個月的分析、構(gòu)思和撰寫，本畢業(yè)論文終于完結(jié)。畢業(yè)設(shè)計是對學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識的一次綜合應(yīng)用、擴(kuò)充和深化，也是將理論運(yùn)用于實際設(shè)計的一次鍛煉。它讓我們練習(xí)了綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，提高了我們的實踐能力，是最后一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。因為缺乏經(jīng)驗和知識掌握不全面，遇到了很多挫折與麻煩，感謝包裝工程專業(yè)老師的關(guān)心和支持，尤其是我的指導(dǎo)老師舒祖菊老師。她在繁忙的工作中抽出大量寶貴時間對我的設(shè)計進(jìn)行細(xì)心的指導(dǎo)，在我遇到困難時及時給予解答和幫助，使我的論文能夠順利完成。她細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)、工作中的榜樣。此外，我衷心感謝我的同學(xué)們對我的幫助和指點，沒有他們的幫助和鼓勵，這次畢業(yè)設(shè)計就不會如此順利進(jìn)行。感謝他們及時的通知消息，以及本宿舍同學(xué)在設(shè)計中給予的無私幫助和諒解。參 考 文 獻(xiàn)[1] [M].食品工業(yè)出版社,[2] 彭國勛. 瓦楞包裝設(shè)計[M].北京：印刷工業(yè)出版社, [3] 李小麗,[J]。包裝工程。2006年03期[4] 劉信芳,[J].江蘇：江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).1992年01期[5] [M].北京：中國輕工業(yè)出版社， [6] L. Beldie, G. Sandberg and L. Sandberg 。 Paperboard Packages Exposed to Static Loads Finite Element modelling and Experiments, accepted for publication in Packaging Technology and Science, 2001[7] Nicl