《包裝動(dòng)力學(xué)》復(fù)習(xí)資料

1、包裝動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí)一、概念防護(hù)包裝：以實(shí)現(xiàn)防護(hù)功能為主要目的的包裝稱之為防護(hù)包裝。防護(hù)包裝主要研究產(chǎn)品特性、流通環(huán)境、產(chǎn)品損壞的形式與機(jī)理以及防止產(chǎn)品損壞的條件與方法。緩沖包裝：主要研究在流通過程中引起包裝件損壞的各種危害，研究造成這些危害的多種因素和將損壞減少到最低程度所應(yīng)采取的技術(shù)或管理手段。其理論基礎(chǔ)是包裝動(dòng)力學(xué)。包裝件：通常由外包裝、緩沖保護(hù)介質(zhì)和內(nèi)裝產(chǎn)品三個(gè)部分組成。流通環(huán)境：包裝件在運(yùn)輸流通過程中所接觸的一切外部因素統(tǒng)稱流通環(huán)境。包裝動(dòng)力學(xué)是分析研究流通過程中的機(jī)械沖擊與振動(dòng)在商品上產(chǎn)生的響應(yīng)和采取相應(yīng)包裝措施的一門科學(xué)。研究對(duì)象是商品的緩沖防振包裝。分析內(nèi)裝產(chǎn)品在振動(dòng)與沖擊環(huán)境激勵(lì)下

2、破損的原因，并在經(jīng)濟(jì)的前提下提出防止內(nèi)裝產(chǎn)品破損的條件，其任務(wù)是為緩沖包裝設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。振動(dòng)：是物體在其平衡位置附近所做的來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，描述最基本參數(shù)是頻率和加速度。沖擊：指在短暫而強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)力作用下，速度或能量在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生突然的變化。振動(dòng)與沖擊是同一類問題，其區(qū)別在于激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間。振動(dòng)是長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)激勵(lì)引起的，而沖擊是短暫的瞬態(tài)激勵(lì)造成的。自由振動(dòng)：系統(tǒng)只受到初干擾或外界激擾取消后，系統(tǒng)僅在彈性恢復(fù)力作用下產(chǎn)生的振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)：系統(tǒng)在外界激擾力持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)。共振：當(dāng)激振頻率接近或與系統(tǒng)固有頻率一致時(shí)所產(chǎn)生的系統(tǒng)響應(yīng)加速度趨于無窮大的現(xiàn)象稱為共振。線性振動(dòng)系統(tǒng)：由剛性物塊（

3、質(zhì)量塊）、線性彈簧和線性阻尼組成的振動(dòng)系統(tǒng)。振動(dòng)是由振源向振動(dòng)系統(tǒng)輸入信號(hào)，系統(tǒng)所作的響應(yīng)。激勵(lì)（振源）：促使物體振動(dòng)的各種外因。:阻尼：阻礙物體振動(dòng)的因素，如空氣的阻力，材料的內(nèi)阻，物體之間的摩擦等。固有頻率：系統(tǒng)在每秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)稱為固有頻率，它與系統(tǒng)的質(zhì)量和彈簧系數(shù)有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)的初始條件無關(guān)。固有圓頻率：系統(tǒng)在2n秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)稱為固有圓頻率。振動(dòng)周期：物體每振動(dòng)一次所需的時(shí)間。固有頻率和固有園頻率只與系統(tǒng)的質(zhì)量及彈性系數(shù)有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)的初始條件無關(guān)，是系統(tǒng)自身的固有特性。T二丄二竺二2叭冋.=：IfVkm包裝件的沖擊主要發(fā)生在裝卸作業(yè)和運(yùn)輸過程中，主要表現(xiàn)為垂直跌落和水平碰撞沖擊。在分析

4、包裝件的跌落沖擊的過程中，沖擊持續(xù)時(shí)間和產(chǎn)品響應(yīng)加速度是包,裝動(dòng)力學(xué)沖擊理論中的兩個(gè)重要參數(shù)。脈沖波形、脈沖峰值和沖擊持續(xù)時(shí)間稱為脈沖三要素。產(chǎn)品脆值：產(chǎn)品不發(fā)生物理損傷或功能失效所能承受的最大加速度。物理損傷：指產(chǎn)品破裂、松動(dòng)等物理變化。功能失效：指產(chǎn)品喪失了部分或全部的使用功能。許用脆值：根據(jù)產(chǎn)品的脆值，考慮到產(chǎn)品的價(jià)值、強(qiáng)度偏差、重要程度等而規(guī)定的產(chǎn)品和許用最大加速度。產(chǎn)品破損：指產(chǎn)品物理的或功能的損傷，喪失了合格產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。破損是由于產(chǎn)品受到激烈的振動(dòng)與沖擊而造成的。根據(jù)損壞的性質(zhì)和程度的不同，可分為三種：失效：又叫嚴(yán)重破損，指產(chǎn)品喪失功能不可恢復(fù)。失靈：也叫輕微破損，指產(chǎn)品功能雖喪

5、失，但可恢復(fù)。商業(yè)性破損：主要指產(chǎn)品外觀有破損。產(chǎn)品的破損既與其振動(dòng)特性有關(guān)，又與其強(qiáng)度特性有關(guān)，其振動(dòng)特性和強(qiáng)度特性決定了它抵抗振動(dòng)與沖擊的能力。產(chǎn)品破損的條件與最大沖擊響應(yīng)加速度、速度的變化值和沖擊持續(xù)時(shí)間有關(guān)。沖擊譜：是易損件的最大響應(yīng)加速度與脈沖時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系。它集中的反映了易損件的最大響應(yīng)加速度與脈沖三要素（波形、峰值、持續(xù)時(shí)間）及其自身振動(dòng)特性之間的關(guān)系。破損邊界理論：采用產(chǎn)品加速度值來描述易損件的破損條件的理論就是破損邊界理論。破損邊界曲線：是用沖擊激勵(lì)加速度來反映產(chǎn)品抵抗脈沖激勵(lì)的能力，以沖擊激勵(lì)加速度為縱坐標(biāo)，沖擊激勵(lì)速度變化量為橫坐標(biāo)得到的曲線全面緩沖：指包裝容器內(nèi)所剩

6、余的空間全部被緩沖材料填充固定，對(duì)產(chǎn)品周圍進(jìn)行全面保護(hù)的方法。局部緩沖：對(duì)被包裝產(chǎn)品或內(nèi)裝物的拐角、棱及側(cè)面進(jìn)行襯墊緩沖的方法。懸浮緩沖包裝法：是用彈簧把產(chǎn)品懸吊在包裝容器內(nèi)的方法。緩沖系數(shù)：襯墊所受最大應(yīng)力與襯墊的彈性比能之間的比值就是緩沖系數(shù)。反映了材料緩沖效率的高低，也就是單位體積緩沖材料吸收變形能越多，傳遞到產(chǎn)品上的沖擊能量就越少。緩沖效率：?jiǎn)挝缓穸染彌_材料吸收的變形能與壓力之比就是緩沖效率。二、簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述包裝動(dòng)力學(xué)研究的主要內(nèi)容包裝動(dòng)力學(xué)是研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的學(xué)科。包括：1、已知振源和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，求系統(tǒng)響應(yīng)；2、已知系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和響應(yīng)求系統(tǒng)輸入；3、已知系統(tǒng)的輸入和輸出來確定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)

7、特性（模態(tài)分析，系統(tǒng)識(shí)別）。簡(jiǎn)述緩沖材料的力學(xué)特性有哪些材料在外力的作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后材料的變形能完全恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為彈性分為線性和非線性兩類。在受到振動(dòng)與沖擊時(shí)，材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力，這種阻力稱為材料的內(nèi)阻材料在外力的作用下發(fā)生變形，當(dāng)作用的外力超過材料的彈性極限時(shí)，材料就出現(xiàn)永久變形，這種性質(zhì)稱為塑性。材料的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率很低，這就是材料和脆性。在保持一定的靜壓狀態(tài)下，材料的變形隨時(shí)間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象稱為材料的蠕變。在靜態(tài)外力作用下，在恒定溫度和形變保持不變的情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象稱為材料的應(yīng)力松馳。簡(jiǎn)述緩沖材料的疊置（串聯(lián)）和并

8、列（并聯(lián)）的等效彈性系數(shù)計(jì)算方法。疊置（串聯(lián)）簡(jiǎn)述緩沖包裝的形式有哪幾種？其特點(diǎn)分別是什么？全面緩沖：指包裝容器內(nèi)所剩余的空間全部被緩沖材料填充固定，對(duì)產(chǎn)品周圍進(jìn)行全面保護(hù)的方法。其特點(diǎn)是緩沖材料與產(chǎn)品接觸面大，能吸收較大的沖擊能，適用于小批量產(chǎn)品的包裝。局部緩沖：對(duì)被包裝產(chǎn)品或內(nèi)裝物的拐角、棱及側(cè)面進(jìn)行襯墊緩沖的方法。其特點(diǎn)是用最少的緩沖材料取得最好的緩沖效果，適用于成批大量產(chǎn)品的包裝。懸浮式緩沖包裝：是用彈簧把產(chǎn)品懸吊在包裝容器中。其特點(diǎn)是產(chǎn)品各方面都能得到緩沖保護(hù)，適用于精密、脆弱產(chǎn)品的包裝。包裝件流通的基本環(huán)節(jié)有哪些？分別對(duì)運(yùn)輸包裝件造成損傷的主要原因有哪些？三個(gè)基本環(huán)節(jié)包括裝卸搬運(yùn)環(huán)

9、節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、貯存環(huán)節(jié)裝卸過程：主要有拋擲、堆垛倒塌、起吊脫落、裝卸機(jī)械的突然啟動(dòng)劃過急升降運(yùn)輸過程：運(yùn)輸工具的啟動(dòng)、變速、轉(zhuǎn)向、剎車，公路路面狀況、鐵路路軌接縫，氣候影響等貯存過程：堆碼高度、時(shí)間、環(huán)境、溫濕度等自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)有什么區(qū)別？第一、所受振源不同：自由振動(dòng)為外部單一激擾力，強(qiáng)迫振動(dòng)為外部周期性激擾力；第二、產(chǎn)生頻率不同：自由振動(dòng)是本身固有的頻率，強(qiáng)迫振動(dòng)是與激擾頻率一致；第三、響應(yīng)情況不同：自由振動(dòng)隨頻率進(jìn)行振動(dòng)，如果有阻尼則進(jìn)行衰減振動(dòng)，而強(qiáng)迫振動(dòng)如果受到的激擾是穩(wěn)定周期的，則得到一個(gè)穩(wěn)態(tài)的響應(yīng)，而且受到某種頻率的振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振。分析單自由度系統(tǒng)有阻尼強(qiáng)迫振動(dòng)的

10、幅頻曲線規(guī)律，并說明在防振包裝中的應(yīng)用當(dāng)入=0時(shí),p=1,即各條PA曲線有共同的起點(diǎn)。當(dāng)入=時(shí)，又有?=1,即各條B入曲線相交于這個(gè)公共點(diǎn)。在0入這個(gè)區(qū)間內(nèi),p1,且PA曲線有最大值。當(dāng)入接近于1時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為共振。當(dāng)入時(shí)，放大系數(shù)小于1,并逐漸趨近于0,即激振頻率越高系統(tǒng)響應(yīng)振幅越小。根據(jù)幅頻曲線的規(guī)律可以計(jì)算出產(chǎn)品易損部件對(duì)外部激振的響應(yīng)，從而判斷其能否會(huì)破損，并由此改進(jìn)緩沖襯墊系統(tǒng)，使易損部件的響應(yīng)控制在其能承受的范圍內(nèi)，起到保護(hù)產(chǎn)品的目的。產(chǎn)品脆值測(cè)試的方法有哪幾種？有碰撞機(jī)試驗(yàn)法、自由跌落試驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)估算法緩沖系數(shù)曲線測(cè)試的方法有哪些？它們之間有什么關(guān)系？有靜

11、態(tài)壓縮試驗(yàn)法和動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)法。=GcmstcGWGhm=m=mfemcdeAH0影響緩沖性能的因素有哪些？有溫度的影響、壓縮速度的影響、預(yù)處理的影響。緩沖包裝設(shè)計(jì)的五步設(shè)計(jì)法是什么。第一步確定流通環(huán)境的動(dòng)力學(xué)指標(biāo)；第二步分析產(chǎn)品特性，確定產(chǎn)品脆值；第三步緩沖材料的選擇與襯墊用量設(shè)計(jì)；第四步設(shè)計(jì)并制造包裝樣品；第五步對(duì)包裝件樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。三、計(jì)算題一包裝件中，產(chǎn)品質(zhì)量m=8kg,產(chǎn)品脆值G=45,襯墊面積A=554cm2，襯墊厚度h=5.87cm，襯墊材料為p=0.152g/cm3的泡沫聚氨酯，其曲線如圖，該包裝件自H=40cm處跌落，試問內(nèi)裝產(chǎn)品落地后是否安全？解：材料的c值與值必須滿足下式:

12、AhGWHm554x5.87x10-6G8x9.8x0.4=104bmbCHh4x405.87=27.26m產(chǎn)品質(zhì)量m=10kg，產(chǎn)品脆值G=60，設(shè)計(jì)跌落高度H=80cm，選用P=0.014g/cm3的泡沫聚苯乙烯（見圖1）對(duì)產(chǎn)品作局部緩沖，試計(jì)算襯墊厚度與面積。式中的單位取MPa。由于采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，在右圖上直線C=104m被變換成了曲線，此曲線與C-bm曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)：C=4，bm=0.04MPa，故產(chǎn)品最大加速度為mm解：這種緩沖材料是圖中的曲線1，其最低點(diǎn)的坐標(biāo)：C=3.7，=260kPa=26N/cm2緩沖襯墊的厚度為h二CH二3.7x80二4.93G60GW60 x98產(chǎn)品重力W=

13、98N，緩沖襯墊的面積為A=*=226b26m對(duì)襯墊的穩(wěn)定校核：G.33h）2=G.33x4.93匕=43A被分為四塊,A.=56.5（cm2）。顯然，（1.33h）2,所以上面計(jì)算的襯墊面積與厚度是可取的：。4泡沫聚苯乙烯0.014巖綿1500.068(11)0.420.020巖綿2000.088(泡沫橡膠0.033泡沫聚氨酯0.03(13)刨花0.07泡沫聚乙烯0.035泡沫聚氨醚0.03(泡沫聚苯乙烯碎屑0.08巖綿1000.050泡沫聚氯乙烯0.31(15)塑料刨花0.087圖1各種常用緩沖材料的曲線產(chǎn)品質(zhì)量m=15kg，產(chǎn)品脆值G=60，底面面積為40cmx40cm。設(shè)計(jì)跌落高度H=

14、80cm，采用全面緩沖，試按最低點(diǎn)原則選擇緩沖材料，并計(jì)算襯墊厚度。如規(guī)定用圖1中P=0.035(g/cm3)的泡沫聚乙烯作緩沖材料，試計(jì)算襯墊厚度。解：作全面緩沖時(shí)，襯墊面積等于產(chǎn)品面積，即A=1600cm2。襯墊最大應(yīng)力為b=GW=60 x15x9.8=5.5C/cm2)=55(KPa)mA1600在圖1的橫軸上取bm=55kPa的點(diǎn)，并向上作垂線，C-bm曲線最低點(diǎn)在這條垂線上的材料為泡沫聚氯乙烯碎屑，其密度為0.08g/cm3，C=6，故襯墊厚度為h=CHG80=6x一60如果規(guī)定用P=0.035(g/cm3)的泡沫聚乙烯作緩沖材料，則在圖1的橫軸上取=55(kPa)的點(diǎn)，并向上作垂線與曲線相交，該交點(diǎn)的縱坐標(biāo)C=10.5就是所要求的緩沖系數(shù)，故襯墊厚度為h=C-=10.5x80=14G60計(jì)算結(jié)果表明，本例用0.035(g/cm3)的泡沫聚苯乙烯也可以作面緩沖，只是厚度太大，不經(jīng)濟(jì)。原因是對(duì)于這個(gè)產(chǎn)品，這種材料太硬了。產(chǎn)品質(zhì)量m=7.5kg，產(chǎn)品脆值G=20，產(chǎn)品底面積A=35cmx35cm，設(shè)計(jì)跌落高度H=120cm,試選擇緩沖材料，并計(jì)算襯墊尺寸。解(1)局部緩沖方案選用p=0.0