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包装动力学总体复习 课件

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包装动力学第四章-1.ppt.Convertor缓冲材料的作用产品在流通过程中常常会受到振动、冲击等机械载荷的作用，为防止产品破损通常采用缓冲包装技术措施，即在外包装容器中添加缓冲材料。

缓冲材料是可以吸收大量冲击能量，从而起到隔振作用，以防止产品受振动和冲击引起损伤而使用的保护材料。

缓冲材料的类型有天然材料也有人造材料，其主要性能应具有良好的缓冲性能、抗振性能和回弹性能。

各种分类如下。

（1）纤维类①植物纤维：木屑，纸制品（纸浆模塑，纸屑，瓦楞纸板，蜂窝纸板），稻草等②动物纤维：毛皮，羊毛，羽毛，毛毡等；③矿物纤维：石棉，玻璃纤维等。

（2）泡沫类：①天然泡沫材料：软木等；②合成泡沫材料：泡沫塑料，泡沫橡胶等。

（3）弹簧类：①各种金属丝弹簧；②板弹簧；③橡胶弹簧等。

（1）线性材料线弹性材料的载荷－变形曲线是过原点的一条直线，实际上严格说具有线弹性性质的材料是极少的。

（2）分段线性材料（3）三次函数型弹性材料三次函数型弹性材料在小变形时十分接近线性，悬挂弹簧结构和木屑、塑料丝、涂胶纤维等材料均属于这类弹性体，是非线性弹性材料。

（4）正切型弹性材料正切型弹性材料十分接近线性材料在趋于压实状态的情况，具有正切函数型性质的缓冲材料有很多，如泡沫橡胶、棉花、乳胶海绵、碎纸、涂胶纤维以及预压后的聚苯乙烯泡沫塑料等等，属非线性弹性材料。

（5）双曲正切型弹性材料双曲正切型曲线是弹性极限较小的材料在较大变形范围内使用时的状态。

工程中广泛采用的瓦楞纸板、蜂窝纸板、聚苯乙烯泡沫塑料等在其受到载荷的初期一段所表现出的力学性质属于这种类型，是非线性弹性材料。

（6）不规则型弹性材料这类缓冲材料的力－变形曲线很难用一个数学关系式来表达，大部分高分子发泡材料属于这类弹性体，把这类弹性体材料归为一类，称作不规则型弹性材料，也是非线性弹性材料。

（1）预制成型各种垫片、垫块、垫圈等（2）现场发泡缓冲结构（3）散状填料（1）纸瓦楞纸板、蜂窝纸板、纸浆模塑、纸浆发泡块（由废纸和淀粉混和后，经发泡、成型而得到的多孔小型块体缓冲材料）、纸纤维成型材料（由废纸、渣浆等直接热风干燥成型）、皱纹纸等。

包装动力学课件第一章绪论

包装动力学课件第一章绪论

三,缓冲包装的经济意义
◎减少包装材料用量 ◎降低破损 ◎减少污染 ◎便于运输
第二节
包装动力学发展简史
一,包装动力学的发展历程 二,包装动力学的研究对象 三,振动与冲击理论基本概念
一,包装动力学的发展历程
17世纪,牛顿提出了碰撞理论. 随着经济的迅猛发展 ,人们开始从力学角度分析产品破损 问题. 1945年 ,美国的明德林发表了他的著名论文《缓冲包装动 力学》提出了评价包装件跌落冲击强度的基本方法. 单自由度系统——双自由度系统——冲击谱——破损边界 曲线 半个多世纪以来,逐步建立和完善了包装动力学的振动与 冲击理论.
二,包装动力学的研究对象
包装动力学是分析研究流通过程中的机械冲击 与振动在商品上产生的响应和采取相应包装措施的 一门科学. 研究对象是商品的缓冲防振包装.分析内装产 品在振动与冲击环境激励下破损的原因,并在经济 的前提下提出防止内装产品破损的条件,其任务是 为缓冲包装设计提供理论依据. 包装动力学是振动理论的一个分支,涉及的范 围以满足缓冲包装设计为原则.
�
与防护包装相关的其它信息
/ International Safe Transit Association 最新标准Project 4AB( /Testing/4AB.htm) 中国包装科研测试中心() 希悦尔包装公司专业生产保护包装,储藏包装 等 /ap/cn/index.htm 中国包装标准网: /standard/china/baomulu13.shtml 国际包装网: 中国包装网:
总学时:32 教学: 30 实验:2
教学要求
通过学习,应该达到以下基本要求: 了解包装件的力学模型; 了解包装动力学的基本理论; 熟悉产品在流通过程中机械损伤的机理,掌握 产品力学性能的评价方法;

包装动力学

包装动力学

m a F 根据力的平衡： mx kx cx
c k x x x 0 m m
（ 1）
这是二阶常系数线性齐次微分方程，设它的特解为
st 2 st x Ae , x Ase , x As e st
代入方程（1）中得到特征方程为
c k s s 0 m m
第二章振动与冲击理论基础
1、振动问题分类 2、单自由度线性系统自由振动 3、单自由度线性系统强迫振动
第一节 概述
一、振动 包装动力学就是将包装件视为振动系统， 应用振动理论分析包装件对振动与冲击环境的 响应。 外力作用是振动系统产生振动不可缺少的 条件，是促使系统振动的外因。在振动理论 中，将外力作用称为干扰，或者激励，而将 系统的振动称为外力作用的响应。系统振动 的另一个原因是具有惯性和弹性
可用试验的方法确定系统的阻尼。 试验中可测出Ai与Ai＋1的值，可求出δ， 然后可求出ζ，根据 c 即可求出系统 Cc 阻尼c。
二、阻尼对自由振动的影响――衰减振动
3、当ζ>1，即
c 2 km
即实际阻尼大于临界阻尼，也就是大阻尼情况， 也称为过阻尼系统。 特征方程有两个不等的实根，则振体的运动方 程为：
第三节 单自由度 有阻尼线性系统的强迫振动
强迫振动：包装件在运输过程中会受到长时 间或瞬时的激励（外力作用），这种激励所引 起的振动称为强迫振动。 一、简谐力作用下的强迫振动 F(t ) F0 sin t 假定这种激励（外力）为简谐扰力， 则单自由度有阻尼线性系统在简谐激振力 作用下的力学模型为：
Ai Ae nT1 e n ( ti T1 ) ＝常数（减幅系数） Ai 1 Ae
任意两个相邻振幅比的自然对数来表示幅值衰减率， 称为对数衰减率

第五章缓冲包装材料 包装动力学教学课件

第五章缓冲包装材料 包装动力学教学课件

F F1 F2 AAA
F A1 F1 A2 F2 A A A1 A A2
1 2
1 2
, 分别为两种材料各自的受力面积占总
受力面积的比值，存在 1。
图中的曲线(1)和曲线(2)分别为两种材料的应力 －应变曲线，并列组合的应力一应变曲线可按如
下方法求得:图上联接同一应变坐标下曲线(1) 和曲线(2)上的对应点，得线段，将各线段按
第五章 缓冲包装材料
第一节 缓冲材料的力学性质
根据力－变形曲线缓冲材料可分为： 1.线弹性材料（理想材料） 这类缓冲材料的力－形变曲线呈直线，如图
所示，作用在材料上的力F与由此产生的变形x的 关系为：
F kx
如果以A表示垂直于外力F的材料截面
积，T表示材料未受力的起始厚度，则有：
应力（单位面积上所受的力） F
E1 E 2T E2T
E1
当两种线弹性材料叠置时，就相当于是弹性
模量为E，厚度为两种材料厚度之和，弹性介于
两种原始材料之间。
2.非线弹性材料 由于非线弹性材料的弹性模量不是恒定的，
所以必须从两种材料的应力－应变曲线入手，求 出组合后的应力－应变曲线，然后再进行处理。
在外力作用下，两种非线弹性材料同时变形，形
: 的比例分割，把各分割点联结成平滑
的曲线，这就得到了组合后的应力一
应变曲线。
通过以上对非线弹性材料的叠置和并列两种 组法的讨论，可以清楚的认识到： （1）对于同一种弹性材料，应力一应变曲线是 相同的，其形状不受结构尺寸变化的影响。组合 后的应力一应变曲线，不仅与原始材料的应力一 应变曲线有关，还与原始材料的结构尺寸有关， 通过改变原始材料的结构尺寸，可以使组合后的 应力一应变曲线的形状改变。 （2）组合后的应力一应变曲线介于两种原始材 料的应力一应变曲线之间。

第一章 绪论 包装动力学教学课件

第一章 绪论 包装动力学教学课件
Q
• 解决了包装件结构复杂、缓冲材料的 非线性特性十分突出，很难用传统的 动力学理论精确求解的问题。
• 6.1985年，MTS系统公司和美国 密西根州立大学包装学院首次提出了 缓冲包装设计五步法：1）.确定流通 环境条件；2）.估计产品脆值；3）. 选用适当缓冲衬垫；4）制造原型包装； 5）试验（模拟或环境试验）。1987 年，五步法被正式列入 美国的《包装 工程手册》，并被我国和其它国家相 继列入本国的包装标准之中。
运输包装
第一章 绪论
运输包装研究的对象 运输包装的发展 运输包装的内容与地位 运输包装的作用与要求
Q
第一节 运输包装研究的对象
在这一节中应该 首先明确什么是 包装
Q
1.1 包装定义 (Package)
• 为在流通过程中保护产品，方便储 运，促进销售，按一定技术方法而采用 容器、材料及辅助物等的总体名称，就 叫包装。
Q
1.6 引起包装件在流通中损坏的 主要因素
1.流通过程中装卸、运输、储存等环 节的特性。
2.内装物自身的特点。 3.包装设计。
Q
第二节 运输包装的发展
运输包装的发展与产业经济的发展和 社会环境的变化关系密切。由于经济发展 而出现的产品的大量流通，使包装越来越 受到人们的欢迎和重视，成为商品经济中 的一个重要环节。
Q
2.1 运输包装理论的发展简史 2.1.1 缓冲包装理论
1945年，美国贝尔实验室的明德林在论 文《缓冲包装动力学》中提出缓冲包装理论。 明德林的研究成果：脆值（fragility）,放大 因子，把缓冲材料按载荷－位移曲线分为六 类 ，缓冲系数。
Q
2.1.2产品脆值及其评价方法
产品脆值反映抗冲击能力；高霍素、彭 特莱提出“破损灵敏度”概念；纽登（1968） 在论文《脆值评价的理论与试验程序》中提 出“破损边界理论”，给出“破损边界曲 线”。

《包装动力学》复习资料

《包装动力学》复习资料

二、简答题
简述缓冲材料的叠置（串联）和并列（并联）的等效弹性系 数计算方法。 叠置（串联）

P k1 x1
P k2 x2
x x1 x2
并列（并联）
x x1 x2
P P P k k1 k2
k
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
k1 k2 k1 k2
PP 1P 2
kx x(k1 k2 )

1 2 m T 2 f k
k m
一、概念
包装件的冲击主要发生在装卸作业和运输过程中，主要表现 为垂直跌落和水平碰撞冲击。 在分析包装件的跌落冲击的过程中，冲击持续时间和产品响 应加速度是包装动力学冲击理论中的两个重要参数。

脉冲波形 、脉冲峰值和冲击持续时间称为脉冲三要素。 产品脆值：产品不发生物理损伤或功能失效所能承受的最大 加速度。 物理损伤：指产品破裂、松动等物理变化。 功能失效：指产品丧失了部分或全部的使用功能。 许用脆值：根据产品的脆值，考虑到产品的价值、强度偏差、 重要程度等而规定的产品和许用最大加速度。

振动是由振源向振动系统输入信号，系统所作的响应。 激励（振源）：促使物体振动的各种外因。 阻尼：阻碍物体振动的因素，如空气的阻力，材料的内阻， 物体之间的摩擦等。

一、概念
固有频率：系统在每秒内振动的次数称为固有频率，它与系 统的质量和弹簧系数有关，与运动的初始条件无关。 固有圆频率：系统在2π秒内振动的次数称为固有圆频率。 振动周期：物体每振动一次所需的时间。 固有频率和固有园频率只与系统的质量 及弹性系数有关，与 运动的初始条件无关，是系统自身的固有特性。

缓冲系数：衬垫所受最大应力与衬垫的弹性比能之间的比值 就是缓冲系数。反映了材料缓冲效率的高低，也就是单位体积 缓冲材料吸收变形能越多，传递到产品上的冲击能量就越少。 缓冲效率：单位厚度缓冲材料吸收的变形能与压力之比就是 缓冲效率。

包装动力学包装件的力学模型PPT课件


由 k EA
h
可以得出等效弹性模量E
：E2 ＜
E
＜
E1
与叠置相同。
结论
由此可知：①组合设计的线弹性材料的缓冲效果，其对应 的等效弹性模量与其原始材料的弹性模量有关，数值大小介于 两者之间。
②等效弹性模量的大小与原始材料的结构尺寸有关，通过 改变结构尺寸可以使等效第2弹3页性/共模26页量在取值范围内变化。
F k0x rx3
其中， k0 ——为初始弹性系数
r ——为非线性常数
这类缓冲材料的弹性特性适合缓冲 包装的要求。它包括吊装弹簧结构和 木屑、塑料丝、涂胶纤维等材料。
第9页/共26页
三、缓冲材料的力学特性 • 不规则型弹性材料
其力—形变曲线很难用一个数学关系式来表达。大部分高分 子发泡材料属于这类弹性体。
设 h1
h
h2 , 1
h
代入上式中得:
1 2
第21页/共26页
四、包装件的力学模型
• 组合材料叠置（串联）
• 非线弹性材料 通过分别对串联的两种非线弹性
材料进行抗压试验，可得到它们的 应力—应变曲线分别为abc和a′b′c′； 连接两曲线同一应力下的对应点， 按 ∶ 的比例找 出 一点，连接这些 点就可得到组合材料的串联应力— 应变曲线。
N s/m
第11页/共26页
三、缓冲材料的力学特性
• 材料的塑性
材料在外力的作用下发生变形， 当作用的外力超过材料的弹性极限 时，材料就出现永久变形，这种性 质称为塑性。
• 材料的脆性
材料的抗拉强度和伸长率很低， 我们称材料很脆，这就是材料的脆 性。
第12页/共26页
三、缓冲材料的力学特性
• 材料的蠕变
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两个理论：1、振动理论
一条主线：易损零件在受迫振动过程中受到的 最大加速度，由放大系数求解。
包装件简谐振动的两级估算法
• 当产品质量m远远大于 易损部件质量ms时（ms＜ ＜m），不计零件对产品的 反作用，只考虑产品对零 件的作用，就可以将包装 件分解成两个单自由度系 统。这种方法叫做两级估 算法。
缓冲衬垫
外包装箱
粘弹性阻尼单自由度模型
考虑易损件的粘弹性阻尼二自由度模型
两个理论：振动理论和冲击理论
以包装件力学模型为分析对象，始终围绕一个主 线：分析包装件内的产品里面的易损零件所受到的最 大加速度，并判断是否超出易损零件所能承受的极限 加速度，以便判断产品的安全性。
两个理论：1、振动理论
• 由于产品与易损件之间 存在耦合（作用与反作用） 关系，因此易损件的放大 系数的推导相当复杂。
易损件—产品 支座运动系统
产品—缓冲衬垫 支座运动系统
两条特性曲线：缓冲材料缓冲性能
以缓冲材料缓冲性能分析出发，得出评价缓冲性 能最重要的一个指标：缓冲系数，并推导得出缓冲系 数-最大应力曲线和最大加速度-静应力曲线，以产品 脆值做为强度指标，用于缓冲包装设计。
• 由于产品与易损件之间 存在耦合（作用与反作用） 关系，因此易损件的放大 系数的推导相当复杂。
易损件—产品 支座运动系统
产品—缓冲衬垫 支座运动系统
两个理论：2、冲击理论
两个理论：2、冲击理论
一条主线：易损零件在跌落冲击过程中受到的 最大加速度，由放大系数求解。来自包装件简谐振动的两级估算法
• 当产品质量m远远大于 易损部件质量ms时（ms＜ ＜m），不计零件对产品的 反作用，只考虑产品对零 件的作用，就可以将包装 件分解成两个单自由度系 统。这种方法叫做两级估 算法。
一个关键：理解包装件的力学模型
设想包装件固定在支承面上，并将包装箱视为理想刚体，当内装产品向 下运动时，下面的缓冲衬垫被压缩，因而对产品产生向上的弹性力，当内 装产品向上运动时，上面的缓冲衬垫被压缩，因而对产品产生向下的弹性 力，不论产品是向下还是向上运动，上下两块缓冲衬垫的弹性力总是指向 产品的平衡位置，由此可见，上下两块缓冲衬垫对内装产品的作用相当于 一根弹簧，包装箱相当于刚性支座，而内装产品则相当于刚性物块，所以 如下图所示的有支座的物块弹簧系统就是产品衬垫系统的力学模型。