有限元分析论文-苹果箱有限元分析及结构优化

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1、有限元分析论文:苹果箱有限元分析及结构优化-工程论文有限元分析论文:苹果箱有限元分析及结构优化摘要为了减少苹果在运输、贮藏、码垛过程中的损伤，降低苹果的装箱损失，对3种常用苹果箱进行三维建模，通过有限元仿真分析苹果箱受力特性和变形，通过在应力集中、变形量大的部位设置加劲肋，有效提升苹果箱工作强度，并对比3种苹果箱的制造成本。分析表明，圆孔箱在制造用料较少的情况下可满足应力和变形量要求。该研究设计出稳定性高、装载能力强、节约材料的苹果箱，为提升苹果箱质量、减少苹果装箱损失提供参考依据。　　关键词苹果箱；有限元；结构优化　　中图分类号S377文献标识码A文章编号05

2、17-6611（2017）09-0205-03　　FiniteElementAnalysisandStructuralOptimizationofAppleBox　　HUHechen，LIJianian*　　（FacultyofModernAgriculturalEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming，Yunnan650500）　　AbstractInordertoreducethedamageinthetransportation，storage，stackingprocesstoap

3、ple，reducelossofapplepacking，threedimensionalmodelingofthreecommonlyusedappleboxeswereconducted.Throughfiniteelementanalysis，mechanicalpropertiesanddeformationofappleboxwereanalyzed.Thestiffeningribwasprovidedinthestressconcentrationregionandthelargedeformationregion，whichcansignifican

4、tlyenhancethestrengthofappleboxes.Themanufacturingcostsofthreekindsofappleboxeswerecompared.Theanalysisshowedthatroundholeboxinthecaseoflessmanufacturingmaterialscanmeetthestressanddeformationrequirements.Throughthisstudy，theappleboxwithhighstability，strongloadingcapacityandmoremateria

5、lsavingwasdesigned.Thestudycanprovideatheoreticalbasisforimprovingqualityofappleboxandreducinglossofapplepacking.　　KeywordsApplebox；FEM；Structureoptimization　　随着人们生活水平的提高以及网络电商的发展，水果市场发展较快，大量的水果需要装箱运输，在装箱过程中，箱体的质量直接影响苹果的损伤程度。研究表明，苹果的压缩损伤主要来源于包装箱内的相互挤压[1]，尤其葡萄[2]、荔枝[3]、梨[4-5]等易损坏的水果对箱体强

6、度要求更高。水果装箱损伤导致水果表皮受损、果肉变质，造成较高的经济损失。为解决这一问题，国内外对这方面已经展开研究，Alam等[6]测量苹果的物料特性并运用有限元法对苹果与苹果箱之间的静态载荷分布进行研究。Zeebroeck等[7]则对苹果在收获、包装、运输过程中的损伤进行了研究。秦志远等[8]对EPS泡沫包装箱结构设计进行有限元分析并对结构进行优化。张融等[9]针对易破损禽蛋设计了塑料包装盒，运用有限元法结合禽蛋的特征对包装盒进行优化。运用有限元分析箱体受力可以不用实际生产就实现分析计算，能够大大缩减企业的设计周期并指导企业生产，提升企业的生产效率。　　目前国内对

7、水果损伤的研究已经取得一定成果，但是对水果箱强度的研究不多，该研究提出一种针对箱体应力集中区域和变形部位设置加劲肋的结构优化方法。笔者以3种常用苹果箱为例，运用solidworks建立苹果箱三维模型，对苹果箱底部受力、箱壁受力进行有限元分析，在应力较大、变形量大的部位设置加劲肋，使箱体在装载苹果时不出现较大的变形量，使箱体应力分布均匀，降低箱内苹果的损伤。通过对相同容积苹果箱进行力学特性分析及原料用量分析选择应力分布均匀、总变形量较小、原料使用较少为较为合理的箱体结构。　　1建立模型　　运用Solidworks建立苹果箱三维模型，建立3个基本模型，如图1所示。第