智能座便器包装的跌落仿真研究.pdf

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1、第２期（总第２０１期）机械工程与自动化No．２２０１７年４月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONApr．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０２‐００９１‐０２智能座便器包装的跌落仿真研究崔睿，张广文（华北理工大学，河北唐山０６３０００）摘要：对某智能坐便器的包装件进行跌落仿真，以检验缓冲材料对坐便器的保护作用和效果。利用Creo２畅０对某品牌智能座便器缓冲包装进行建模，在ANSYSWorkbench的显式动力学模块中进行跌落仿真分析，得到缓冲包装以及座便器的应力、变形和加速度等数据，从而为智能座便器运输包装结构强度理论的探讨和结构的优化设计提供理论基础。关键

2、词：运输包装；跌落仿真；智能座便器中图分类号：TP３９１畅７文献标识码：A0引言块进行跌落仿真，显式动力方程如下：···进入２１世纪后，随着经济特别是电子商务的发［M］｛u｝＋［C］｛u｝＋［K］｛u｝＝｛F（t）｝．（１）展，商品的流通更加系统化、规模化和国际化，在国内其中：［M］为质量矩阵；［C］为阻尼矩阵；［K］为刚度矩外，需要长途运输商品的数量急剧增长。在运输过程阵；｛u｝为节点位移向量；｛F（t）｝为激励向量。中，各种外部激励通过包装传递给商品，造成商品的损由显式积分算法的稳定性准则自动控制计算步［６］坏，而其主要原因就是运输途中的跌落冲击。目前人长，保证运算速度。在整个碰撞运动方

3、程中，利用中们一般运用Newton提出的包装产品破损边界条件理心差分法理论就可以实现坐便器跌落的算法构建。论建立脆性评定定理及测试方法，Mindlin和Newton１．２脆值和破损边界理论开创性的工作奠定了现代缓冲包装分析和设计的基包装在流通过程发生的产品变形、失灵、破裂等破［１］础。损，用量值来描述叫脆值，也叫易损度。脆值为产品破研究跌落过程中包装件的损坏情况一般是进行实损前的临界加速度与重力加速度的比值，用G表示，物试验，但是绝大多数情况下，实物试验会对产品造成它是产品本身抵抗冲击能力的力学属性。G值越大，破坏，试验费用昂贵，因此计算机仿真技术成为现在进能承受的冲击越大，越不易破损。脆值

4、的确定方法包［２］行跌落研究的重要方法。杨虹等通过对单自由度三括经验估算法、理论分析法和实验测量法。因为脆值次函数型非线性缓冲包装系统的动力学模型进行分的实验方法复杂繁琐，人力物力投入大且需要专业人析，运用MATLAB／Simulink建立起仿真模型，然后士，一般企业没有条件进行，所以许多国家都有自己的对其变量赋初始值，绘制出该系统跌落冲击的一系列脆值标准，如美国的军用脆值标准（MILHOBK３０４）、［７］曲线图，并选择３种不同的包装材料进行实例仿真模中国推荐使用的脆值表等。拟，得出３组曲线的对比图，根据曲线图的对比信息可2智能坐便器跌落仿真选择相对合适的包装材料，从而对实际包装设计起到２

5、．１有限元模型的建立［３］一定的辅助作用。利用Creo２．０建立智能坐便器和包装的整体模本课题对某品牌智能座便器的缓冲包装进行跌落型，并进行配合。再导入ANSYSWorkbench中，用分析。包装件主要由内装商品、包装容器及其附属物显式动力学模块进行材料定义和仿真环境设置。为了［４－５］经过封箱和捆扎组成物体系统，所以进行缓冲包简化模型，减少计算量，智能座便器和衬垫的接触设定装的分析要对整个包装件进行研究，研究其缓冲包装为摩擦接触，其余接触采用默认，即为绑定。网格划分在减少商品运输途中破损的作用，以提高企业经济效采用自动划分，单元数为３２２３７，节点数为２００４３。智益，节约成本。能坐便器包

6、装件的有限元模型如图１所示，模型的各1显式动力学理论及脆值和破损边界理论部分材料属性如表１所示。１．１显式动力学理论２．２跌落仿真工况设定本文通过ANSYSWorkbench的显式动力学模该座便器在仓库堆码在三层以下，在运输过程中收稿日期：２０１６‐０７‐２６；修订日期：２０１７‐０１‐０７作者简介：崔睿（１９９２‐），男，河北承德人，在读硕士研究生，研究方向：数字化设计与制造。·９２·机械工程与自动化２０１７年第２期是两层以下。运输过程中最易跌落，所以跌落高度设２．３智能座便器的面、棱、角仿真结果定在两层堆码高度，即h＝６８０cm处，为只受重力的自图２为智能坐便器３种跌落姿态下的变形云图，

7、由落体运动。为了节省仿真计算时间，给一个３６５２图３为智能坐便器３种跌落姿态下的应力图。因为变mm／s的初速度，就可以将仿真高度降为０cm，施加重形是最直接可以观察到的，通过跌落的变形云图得出力加速度，跌落时间设定为０．１s。跌落情况分为棱跌的仿真数据，结合实际其他包装的在该姿势跌落的受落、角跌落和面跌落三种情况进行仿真。力变形情况分析，我们可以看到仿真得到的座便器变形的情况是科学的，仿真得到的数据也是具有参