分体柜式空调机的纸质缓冲包装设计及其仿真分析

论文摘要

目前,在我国家电包装领域中应用最广泛的缓冲包装材料为发泡聚苯乙烯（EPS）,但由于其不易降解和回收利用,不符合现今低碳环保的要求,其应用受到限制。蜂窝纸板作为一种纸质环保材料,具有重量轻、强度大、缓冲性能良好等诸多优点,可作为发泡聚苯乙烯（EPS）的替代品。本课题以典型的家电产品——分体柜式空调机为包装对象,以蜂窝-瓦楞复合纸板为缓冲包装材料,分别设计空调室内机和室外机的缓冲包装衬垫,并在有限元分析软件ANSYS Workbench中对缓冲包装件进行建模及跌落仿真分析。首先,基于空调机的结构和材质特点,总结空调机常见的损坏模式,从而确定空调机的易损件为外壳,其破损模式主要为塑性变形和脆性断裂,并通过冲击脆值和外壳的许用的应力表征空调机这类壳体类产品的易损性。鉴于蜂窝纸板在小应力状态下,缓冲性能欠佳,因此本课题中采用蜂窝-瓦楞复合纸板作为空调机的缓冲包装材料,对蜂窝-瓦楞复合纸板进行静态压缩试验和动态压缩试验,从而得到蜂窝-瓦楞复合纸板的静态缓冲曲线和动态缓冲曲线,并对其承载性能和缓冲性能进行了分析。针对空调机产品特点及其现有包装存在的问题,分析空调室内机与室外机的包装要求,并以蜂窝-瓦楞复合纸板作为缓冲材料分别对空调室内机和室外机进行缓冲包装衬垫设计。最后,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对设计出的缓冲包装件进行建模和跌落仿真试验,获得空调机的响应加速度和等效应力云图。仿真结果表明,本课题中设计出的缓冲包装衬垫满足缓冲包装要求,可有效的保护内装物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 产品易损性研究
• 1.2.2 蜂窝纸板及蜂窝-瓦楞复合纸板的力学性能研究
• 1.2.3 家电类产品的缓冲包装设计
• 1.2.4 包装系统的跌落仿真研究
• 1.3 课题研究的目的及意义
• 1.4 课题的主要研究内容
• 1.4.1 分体柜式空调机及其易损性分析
• 1.4.2 蜂窝-瓦楞复合纸板力学性能试验研究
• 1.4.3 分体柜式空调机的缓冲包装方案设计
• 1.4.4 缓冲包装件建模及其跌落仿真分析
• 第二章 分体柜式空调机及其易损性分析
• 2.1 分体柜式空调机的构造及材质
• 2.1.1 分体柜式空调机的构造
• 2.1.2 分体柜式空调机的材质
• 2.2 分体柜式空调机的易损特性
• 2.2.1 空调的破损形式及受力分析
• 2.2.2 空调易损件的易损性分析
• 2.3 分体柜式空调机的流通环境
• 2.3.1 空调机的装卸搬运环境
• 2.3.2 空调的运输环境
• 2.3.3 空调的贮存环境
• 2.4 本章小结
• 第三章 蜂窝-瓦楞复合纸板的力学性能试验研究
• 3.1 蜂窝-瓦楞复合纸板简介
• 3.2 蜂窝-瓦楞复合纸板的静态特性试验研究
• 3.2.1 试验材料与设备
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 蜂窝-瓦楞双面复合纸板的静态压缩变形过程分析
• 3.2.4 蜂窝-瓦楞复合纸板的面外承载性能分析
• 3.2.5 蜂窝-瓦楞复合纸板的静态缓冲性能分析
• 3.3 蜂窝-瓦楞复合纸板的动态缓冲特性试验研究
• 3.3.1 试验材料与设备
• 3.3.2 试验方法
• 3.3.3 试验结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于蜂窝-瓦楞复合纸板的分体柜式空调机缓冲包装设计
• 4.1 现有分体柜式空调包装的分析
• 4.1.1 空调室内机现有包装分析
• 4.1.2 空调室外机现有包装分析
• 4.2 分体柜式空调机的包装要求分析
• 4.2.1 产品包装设计的一般要求
• 4.2.2 空调室内机包装要求分析
• 4.2.3 空调室外机包装要求分析
• 4.3 分体柜式空调机的缓冲包装设计
• 4.3.1 缓冲包装总体方案设计
• 4.3.2 缓冲包装衬垫尺寸设计
• 4.3.3 缓冲包装衬垫校核
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于ANSYS Workbench 的空调机包装件的跌落仿真
• 5.1 有限元法及ANSYS Workbench 软件介绍
• 5.2 空调包装件的有限元模型
• 5.2.1 室内机包装件有限元模型
• 5.2.2 室外机包装件有限元模型
• 5.3 空调包装件跌落仿真及其分析
• 5.3.1 室内机缓冲包装件跌落仿真及分析
• 5.3.2 室外机缓冲包装件跌落仿真及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 本课题创新点
• 6.3 存在不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B：原始数据