纸浆模塑缓冲包装件动态仿真及性能评价

论文摘要

纸浆模塑制品以其环境友好特性,被普遍认为是EPS等对环境造成很大污染的缓冲包装材料的理想替代产品。然而由于纸浆模塑制品的缓冲机理与传统的缓冲材料存在较大差异,人们对于其缓冲特性的了解尚不够深入,这些原因导致了纸浆模塑制品的缓冲包装设计缺乏必要的实验数据和理论指导,一直处于盲目的经验式设计之中,设计周期长,成本高,严重制约了纸浆模塑工业的发展。为了在实际设计周期中减少或避免不必要的破坏性试验,降低试验费用,将计算机仿真技术应用于纸浆模塑缓冲包装,有利于反复修改模型参数,优化缓冲包装设计,更有效地提高缓冲包装设计的精确性和经济性,并为纸浆模塑制品建立起一套准确的、行之有效的质量评价和检验方法体系。通过试验、仿真和理论分析,可以更为准确地评价纸浆模塑制品的缓冲性能。本文根据纸浆模塑缓冲包装系统的特点,对其进行动力学分析,建立产品包装跌落系统和振动系统的动力学模型。应用Matlab/Simulink动态仿真工具进行纸浆模塑缓冲包装系统的动力学仿真,并得到包装系统的位移-时间曲线、速度-时间曲线、加速度-时间曲线。本文还在调研和分析纸浆模塑材料与结构特点的基础上,了解目前行业的测试现状,选取相关企业具有代表性的电子产品及其包装,进行产品的拟真试验。参照国际运输安全组织ISTA 3A测试标准,选择随机振动试验、自由跌落试验及压缩试验三个典型试验。依据试验结果,评价缓冲包装系统对产品的保护作用。并据此初步建立了符合纸浆模塑材料特点的性能评价体系。研究结果可以为纸浆模塑包装制品的结构设计和性能分析起到一定的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 纸浆模塑缓冲包装件
• 1.3 缓冲包装材料的力－变形量关系
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 行业发展状况
• 1.4.2 国内外研究现状
• 1.5 论文研究的意义与目的
• 1.5.1 论文研究的意义
• 1.5.2 论文研究的目的
• 1.6 本论文的主要研究工作
• 1.7 本章小结
• 第二章 纸浆模塑缓冲包装系统的仿真方法
• 2.1 计算机仿真技术概述
• 2.2 缓冲包装系统的仿真框架
• 2.3 缓冲包装系统建模与仿真方法
• 2.3.1 Matlab/simulink 仿真工具
• 2.3.2 Simulink 模型库
• 2.3.3 Simulink 模型的建立及模型特点
• 2.3.4 Simulink 仿真运行
• 2.4 积分方法
• 2.4.1 微分方程的变换
• 2.4.2 龙格－库塔法
• 2.5 纸浆模塑缓冲系统的仿真方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 纸浆模塑缓冲包装系统的动力学仿真
• 3.1 线性缓冲包装系统跌落特性仿真分析
• 3.1.1 单自由度线性缓冲包装系统跌落特性
• 3.1.2 两自由度线性缓冲包装系统跌落特性
• 3.2 纸浆模塑非线性缓冲包装系统跌落特性仿真分析
• 3.2.1 纸浆模塑单自由度非线性缓冲包装系统跌落特性
• 3.2.2 纸浆模塑非线性两自由度缓冲包装系统跌落特性
• 3.3 纸浆模塑缓冲包装系统振动特性分析
• 3.3.1 振动过程中系统的物理模型
• 3.3.2 振动过程中包装系统的动力学模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 笔记本纸浆模塑缓冲包装件缓冲性能的试验研究
• 4.1 纸浆模塑缓冲包装件的流通过程及载荷分析
• 4.2 不同温湿度条件下的压缩试验
• 4.2.1 试验条件
• 4.2.2 试验过程
• 4.2.3 试验结果
• 4.3 纸浆模塑缓冲包装件自由跌落试验
• 4.3.1 DASP 系统
• 4.3.2 试验条件
• 4.3.3 试样编号
• 4.3.4 试验过程
• 4.3.5 试验结果与分析
• 4.4 随机振动试验
• 4.4.1 试验原理及测试系统
• 4.4.2 试验数据分析
• 4.5 加速度的测量与 MATLAB模拟的比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 笔记本纸浆模塑缓冲包装系统的性能评价
• 5.1 产品的损伤模式
• 5.2 纸浆模塑缓冲包装件性能评价的技术性指标
• 5.2.1 纸浆模塑性能评价体系构成要素分析
• 5.2.2 功能试验及制品外观的检验
• 5.2.3 抗压性能及温湿度稳定性
• 5.2.4 冲击能量的吸收性
• 5.2.5 振动能量的吸收性
• 5.3 包装动力可靠性的计算
• 5.3.1 运输包装可靠性定义
• 5.3.2 包装动力可靠性计算
• 5.4 纸浆模塑性能评价的经济性指标
• 5.5 笔记本缓冲包装件的性能评价
• 5.5.1 笔记本缓冲衬垫的包装形式
• 5.5.2 抗压性能及温湿度稳定性
• 5.5.3 冲击能量的吸收性
• 5.5.4 振动能量的吸收性
• 5.5.5 可靠性分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文