第四章脆值及其评价基本方法 包装动力学.pptVIP

3.许用脆值 许用脆值的定义是:根据产品的脆值， 考虑到产品的价值、强度偏差、重要程度 等而规定的产品的许用最大加速度值，用 表示， 其中n为安全系数，它的选择牵涉到正确 处理安全与经济的关系。对于易损件，n 取2～3，贵重物品n=2。 注：破损首先发生在产品脆弱部件或易损 部件，因而，产品脆值或许用脆值实质上 是评价产品易损部件的动态强度性能。 4.最大加速度 产品在受到任何冲击时（比如跌落冲 击），不论冲击强度如何，在整个冲击过 程中，都会有一个最大加速度。跌落冲击 时，跌高h不同，则最大加速度也不同， 所以最大加速度是依赖于 h的。h相同 时，传递到产品上的最大加速度还与所选 的缓冲材料的力学特性有关。 因此，最大加速度不是个常数。以 来代表这种最大加速度与g的比值： 由此可见，这里的 并不是脆值 。这 里的 决定于冲击速度、缓冲材料和产品 重量等。而 决定于产品，产品一定， 就一定。 缓冲包装中要求: 2.2 传统的脆值理论（明德林） 基于产品破坏性跌落试验规定的，其 力学模型为最简单的单自由度无阻尼系 统，图中被包装的产品简化为均质体m， 缓冲介质简化为一弹性系数为k的弹簧， 跌落高度为H,x为弹簧受压的变形量。根 据能量转换规律，从H高处跌落到弹簧受 压发生最大变形，产品具有的全部位能将 转化为弹簧的变形能（产品在 上的位能 忽略不计），其大小等于产品克服 弹簧反作用力所做的功： 式中： －作用在产品上的弹簧反力； ―相对于最大压缩位置的跌落高 度，近似记为H。由于是线性弹簧，所以 有： 代入上式可得： 根据牛顿第二定律有，产品在弹簧力作用下 的加速度为 可得： 令 可得： 显然 ，所以 ，上式表示的是产品跌落冲击时的加速度，通常表现为重力加速度的倍数。所以在冲击问题上就直接用G表示加速度的大小，又称为G因子。由此得冲力为： 在传统脆值理论中认为，G是衡量产品抵抗破损能力的唯一因素，并把这个产品不发生破损的最大加速度定义为脆值。它由材料的结构特性决定，与外界因素无关，对于固定的产品，它的值 是一定的。 传统脆值理论的局限性： 1.实际当中的运输包装件远远要比该理论的模 型复杂，通常它是由多种具有不同弹性和阻尼的 元件组成的一个包装系统。系统中，每一个零部 件对于冲击、振动的响应都根据各自的材料和结 构特点而表现出很大的差异。一个产品的破损和 失效，首先发生在系统中最脆弱的零部件上。因 此，产品的脆值归根结底取决于临界部件的冲击 响应。传统脆值理论的模型基本上是一种理想状 态，且由此得出的脆值概念显然有极大的局限 性，是不恰当的。它不能从产品结构本质上反映 产品破损的规律。 2.传统的脆值理论只用产品的最大加速度响应来 评价其破损情况，产品不破损的条件是流通环境 的冲击强度必须小于产品脆值。但是，随着缓冲 包装理论的发展，人们发现造成产品破损的原因 除了冲击加速度的大小外，还与冲击脉冲的形 状，脉冲持续时间，产品的固有频率等等因素有 关。这些因素无法以传统的脆值理论来描述，因 此就引出了破损边界理论。 2.3 破损边界理论 是由美国学者R.E.Newton在1968年 依据冲击谱理论提出破损边界理论概念并 发展了破损边界理论，全面反映了加速度 峰值、速度变化量、冲击波形与产品破损 之间的关系。 1.冲击脉冲形状的影响。 无阻尼线弹性系统中产品的位移和加速度 公式： 它实际上是一种半正弦脉冲，其速度增量为下图中曲线下的面积： 将 代入求积分得： 还有： 从中可解出： 得： 由 解出： 将上式结果代入下式中 得： 上式表明速度增量是依赖于最大加速度和冲击时间的。式中 代表的是以 为底， 为高的矩形面积，而 所表示的半正弦波的面积自然是小于矩形面积的，所以上式中的 称为是形状参数，记为 。 对于三角形脉冲（或锯齿形脉冲），如图就有： 其形状参数 ； 对于矩形脉冲，如图有： 其形状参数 ； 对于梯形脉冲，如图所示，由于不同的梯形上下 底宽不同，因此即使是 相同的梯形，它们 的 也不完全相同，梯形脉冲是介于三角形 脉冲和矩形脉冲之间的。所以梯形脉冲的形状参 数为： 几种常见脉冲 对于不同的