發(fā)布時(shí)間：2017-07-20 14:16

  本文關(guān)鍵詞：基于MapleSim的包裝動(dòng)力學(xué)仿真模型與方法研究

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【摘要】：隨著越來越多的緩沖材料被應(yīng)用于包裝之中,產(chǎn)品的包裝性能越來越好,但是如何選擇最合適的緩沖材料一直是廠家和研究人員關(guān)心的問題,因此任何物流運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)在正式生產(chǎn)前都必須進(jìn)行測試試驗(yàn)以檢測其緩沖性能。目前的測試方法包括傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)法及基于有限元算法的包裝CAE(Computer Aided Engineering)方法,前者因測試精度高,數(shù)據(jù)可靠而成為目前主流的測試方法,但其素有可能破壞受試產(chǎn)品、效率低下、測試成本高等缺點(diǎn);后者作為隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)而發(fā)展起來的一種新方法,具有可重復(fù)性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢,但同時(shí)又面臨操作復(fù)雜、仿真精度不高、不易推廣等不足而被人詬病�？墒�,不論是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)法還是包裝CAE仿真法,各有利弊,如何將兩者有效地結(jié)合起來,取長補(bǔ)短,是一項(xiàng)非常有意義的研究課題,因此,本論文以如何更好的進(jìn)行緩沖性能測試為目標(biāo),在前期國內(nèi)外學(xué)者研究的基礎(chǔ)之上,引入基于數(shù)值-符號(hào)運(yùn)算的MapleSim仿真方法,采用理論計(jì)算,實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及仿真模擬相結(jié)合的測試方法,從深度上探索表征緩沖包裝材料非線性特性的更為精確的理論,從廣度上拓展包裝件緩沖性能的混合測試法。首先對(duì)動(dòng)態(tài)緩沖理論進(jìn)行了梳理歸納,提出了線性和非線性特性下緩沖材料對(duì)于沖擊的不同響應(yīng),在傳統(tǒng)的等效跌落理論基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出阻尼等效跌落理論,為以后進(jìn)行基于MapleSim的仿真和常見緩沖材料EPE非線性特性仿真奠定基礎(chǔ)。其次從自由跌落模型入手,根據(jù)自由跌落理論選擇質(zhì)量塊-彈簧等組件構(gòu)建模型,得到仿真結(jié)果,并運(yùn)用能量守恒理論對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。通過EPE的動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)和沖擊跌落試驗(yàn),根據(jù)等效跌落理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),匹配得到阻尼比,從而確定仿真模型中組件的參數(shù),利用MapleSim進(jìn)行仿真,并且將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,從而確定基于MapleSim的包裝動(dòng)力學(xué)模型仿真的可行性。最后,在跌落沖擊模型仿真的基礎(chǔ)上,通過創(chuàng)建自定義元件,并且創(chuàng)建關(guān)鍵自定義元件的控制方程,從而實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的仿真,論文先進(jìn)行了對(duì)于線性無阻尼緩沖材料的仿真,通過輸入信號(hào)確定材料的彈簧剛度系數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于線性無阻尼緩沖材料的仿真。鑒于前面進(jìn)行可行性確定階段,進(jìn)行仿真數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)需要用兩種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不足,此處探尋了基于材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線的更為高效的仿真方法。論文選用EPE的沖擊跌落試驗(yàn)為例,得出EPE的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,并將其轉(zhuǎn)化為MapleSim關(guān)鍵自定義組件的控制方程的有關(guān)參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于緩沖性能的仿真,最終建立基于MapleSim的更為實(shí)用的緩沖材料仿真方法。研究結(jié)果表明將試驗(yàn)與包裝CAE相結(jié)合的混合測試方法能夠進(jìn)一步提高測試精度,同時(shí)基于MapleSim的包裝動(dòng)力學(xué)模型仿真也為運(yùn)輸包裝緩沖性能測試提供一條嶄新的仿真思路。
【關(guān)鍵詞】：仿真方法 MapleSim 沖擊 非線性特性
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB48
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 引言8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 研究內(nèi)容12-13
• 第2章 沖擊動(dòng)力學(xué)理論13-22
• 2.1 動(dòng)態(tài)緩沖理論13-15
• 2.1.1 包裝件的模型化13-14
• 2.1.2 動(dòng)態(tài)緩沖理論14-15
• 2.2 單自由度跌落沖擊15-17
• 2.2.1 無阻尼包裝件的跌落沖擊15-16
• 2.2.2 有阻尼包裝件的跌落沖擊16-17
• 2.2.3 非線性包裝件的跌落沖擊17
• 2.3 等效跌落理論17-21
• 2.3.1 傳統(tǒng)等效跌落理論17-19
• 2.3.2 阻尼等效跌落理論19-21
• 2.4 小結(jié)21-22
• 第3章 基于MapleSim的跌落沖擊仿真22-32
• 3.1 MapleSim簡介22-25
• 3.1.1 MapleSim用戶界面22-23
• 3.1.2 MapleSim仿真思路23
• 3.1.3 MapleSim常用組件與連接23-25
• 3.2 自由跌落在MapleSim中的仿真25-27
• 3.2.1 自由跌落在MapleSim中仿真模型構(gòu)建與參數(shù)設(shè)定25-26
• 3.2.2 自由跌落仿真的理論驗(yàn)證26-27
• 3.3 沖擊跌落在MapleSim中的仿真27-31
• 3.3.1 基于MapleSim的沖擊跌落仿真模型的構(gòu)建27-28
• 3.3.2 EPE仿真參數(shù)求解28-30
• 3.3.3 EPE仿真結(jié)果30-31
• 3.4 小結(jié)31-32
• 第4章 基于EPE沖擊試驗(yàn)的MapleSim仿真32-47
• 4.1 發(fā)泡聚乙烯及其特性32
• 4.2 EPE材料的跌落沖擊試驗(yàn)32-35
• 4.2.1 EPE沖擊跌落試驗(yàn)32-33
• 4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析33-35
• 4.3 線性無阻尼條件下EPE材料的MapleSim仿真模型初探35-38
• 4.3.1 線性無阻尼條件下EPE材料控制方程的構(gòu)建35-37
• 4.3.2 EPE材料在沖擊跌落模式下的MapleSim中仿真模型37-38
• 4.4 EPE材料的跌落沖擊本構(gòu)模型的構(gòu)建38-40
• 4.5 線性有阻尼條件下EPE材料MapleSim仿真模型的構(gòu)建40-46
• 4.5.1 發(fā)泡聚乙烯緩沖材料VD model控制方程的構(gòu)建41-43
• 4.5.2 發(fā)泡聚乙烯緩沖材料ND model控制方程的構(gòu)建43-44
• 4.5.3 仿真結(jié)果44-45
• 4.5.4 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比45-46
• 4.6 小結(jié)46-47
• 第5章 結(jié)論47-49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果52-53
• 致謝53

【相似文獻(xiàn)】

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