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基于动力学的PC服务器运输包装件缓冲性能评价

吴月  
【摘要】:随着市场经济的繁荣和物流业的快速发展,产品缓冲包装越来越重要,欠包装会造成产品损坏,过包装会造成资源浪费,研究探索产品的合理包装具有重要意义。由于PC服务器的脆性较大,所能承受的冲击加速度值比较低,受外界激励的影响明显,在运输、仓储、装卸搬运过程中,由于受到外部振动或冲击激励作用,PC服务器可能发生破损,因此对PC服务器的缓冲包装进行评价具有重要意义。本文首先对PC服务器包装件的流通环境进行研究,分析其在流通过程中可能经历的振动与冲击环境,分析产品的受力与破损形式,采用经验公式估算法与类比法相结合的方式确定产品脆值。其次,根据动力学的振动理论和冲击理论,利用拉格朗日方程,建立了PC服务器的考虑缓冲衬垫阻尼的三维六自由度动力学模型,并求解了包装件的固有频率、基础简谐激励时的受迫振动、包装件跌落冲击的响应和包装件平动速度冲击的响应,接着对实验包装件进行了扫频振动实验、跌落冲击实验和水平冲击实验,分别得到了包装件的固有频率、共振时的响应加速度、跌落冲击响应加速度和水平冲击响应加速度等结果,将实验结果与动力学建模结果对比,验证动力学模型的正确性,并分析误差产生的原因。其中缓冲包装件的固有频率、水平冲击的加速度响应的误差均在15%以内,说明该模型能较好反映包装件的力学特性,但是由于没有考虑缓冲衬垫的非线性缓冲特性、没有考虑外包装箱的缓冲作用等原因,跌落冲击的加速度响应误差较大,约为17.40%。最后,根据包装件特性,利用Solid Works软件建立PC服务器缓冲包装的三维实体模型,导入到ANSYS Workbench中建立有限元模型,对模型进行模态分析和瞬态动力学分析,得到服务器包装件的加速度响应曲线,观察扫频振动试验和ANSYS有限元仿真可知二者趋势一致,数值相差较小,说明该模型反映了包装件的主要特征,能够较好反映包装件的振动特性。通过仿真结果可见,缓冲包装越靠近上部加速度响应越大、等效应力越小,在进行包装设计及改进时应予以考虑。


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