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时间:2019-03-12
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1、分类号密级硕士学位论文题目:具有杆式易损件的包装系统动力学特性研究英文并列题目:TheDynamicalCharacteristicsofPackagingSys--temwithBarTypeCriticalComponents研究生:郝蒙专业:包装工程研究方向:运输包装导师:陈安军教授指导小组成员:学位授予日期:答辩委员会主席:张新昌江南大学地址:无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月摘要摘要经济全球化背景下,商品流通距离更远、经历环境更加复杂,对产品缓冲包装要求更高。产品不同,材料、结构等特性不同,缓冲包装的要求不同。而缓冲包装设计的理论基础是包装系统的力学模型、环境特点、材
2、料力学特性、系统动力学特性和破损评价方法。目前,缓冲包装动力学研究主要集中在“脆性”产品包装系统简化而来的质量-弹簧系统,对考虑粘弹性特性的产品包装系统研究较少。本文研究对象为具有弹性杆易损件的包装系统,建立系统的力学模型,研究系统动力学特性,分析弹性易损件破损机理,建立系统跌落破损评价理论。首先,针对具有弹性杆易损件的包装系统,建立弹性体-刚体力学模型,分别利用有限单元法和经典力学理论建立系统的动力学方程。其次,考虑系统方程的复杂性,解析解难以获得。利用有限单元法和有限差分法,设计系统动力学方程的数值求解方法。分析具有不同类型易损件的线性系统自振特点,探究耦合作用和集中质量大小对
3、系统自振的影响。第三,研究三次非线性系统,在跌落冲击下动力学响应特性。建立系统跌落冲击动力学模型和运动方程,基于有限单元法、有限差分法和龙格-库塔法分析产品易损件跌落冲击位移、加速度和内应力响应分布特点。分析了耦合作用、集中质量大小和主体频率对系统响应的影响规律。结果表明,易损件绝对位移沿长度方向分布不明显,而相对位移沿长度方向变化明显;悬臂梁类易损件最大加速度出现在自由端,而最大内应力发生在根部,简支梁类易损件最大加速度和内应力均位于中点位置;易损件的结构不同,主体和易损件之间耦合作用、集中质量大小和主体频率,对易损件和主体的动力响应的影响也不相同。对比发现,两种数值求解方法对具
4、有杆式易损件的包装系统,具有很好的准确度和适应性;且有限单元法的精度和求解效率更高。结论对产品结构设计具有重要启示意义。最后,研究系统的跌落破损评价。考虑弹性杆的材料和结构特点,提出有别于传统“脆值”理论的破损评价指标,建立破损评价方程,得到系统跌落冲击破损边界曲线。分析了集中质量大小、主体频率和不同破损率对系统安全区域的影响,可为此类产品缓冲包装设计提供依据和手段。关键词:悬臂梁简支梁易损件有限单元有限差分包装系统冲击特性破损边界IAbstractAbstractIntheageofeconomicglobalization,goodsaretransportedfatheran
5、dexperiencecomplexenvironment,whichneedsprotectivepackagingsafer.Butdifferentproductscallforvariouspackages,becausetheyhavedifferentmaterials,structuresandfeatures.Howtodesignpackageseffectivelyandefficientlyisveryimportant.Thetheoreticalfoundationsofcushioningdesignarethemechanicalmodelsanddy
6、namiccharacteristicsofpackagingsystems,environmentsanalysis,mechanicalpropertiesofmaterialsanddamageevaluationtheories.Currently,thedynamicsresearchofcushionpackagingmainlyfocusedonmass-springsystemssimplifiedfrompackagingsystemsofbrittleproducts.Howeverthestudyofpackagingsystemsofproductswith
7、viscoelasticpropertieswasrarelytosee.Inthispaper,themechanicalmodelswereproposedbyusingpackagingsystemswithelasticbartypecriticalcomponentsasresearchobjects.Andthedynamiccharacteristicsandrelativedamageevaluationtheorywereinvestigated.F
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