【摘 要】
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随着我国经济增长,空气垫应用逐渐广泛,为减少实验成本,包装行业尝试使用有限元法探究空气垫缓冲性能,但仿真与实验结果误差较大。为构建准确的空气垫仿真模型,首先从以下四个方面进行探究:1.基于反演法结合数值模拟求解薄膜的真实应力应变数据;2.通过改进的压差表标定空气垫内压;3.通过实验法与3D扫描法标定空气垫体积;4.对空气垫进行充气仿真,与现有的气枕简化仿真结果进行对比分析。在此基础上,对空气垫缓冲
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随着我国经济增长,空气垫应用逐渐广泛,为减少实验成本,包装行业尝试使用有限元法探究空气垫缓冲性能,但仿真与实验结果误差较大。为构建准确的空气垫仿真模型,首先从以下四个方面进行探究:1.基于反演法结合数值模拟求解薄膜的真实应力应变数据;2.通过改进的压差表标定空气垫内压;3.通过实验法与3D扫描法标定空气垫体积;4.对空气垫进行充气仿真,与现有的气枕简化仿真结果进行对比分析。在此基础上,对空气垫缓冲性能进行进一步的探究,主要包括两个方面:1.构建空气垫先充气再压缩仿真模型,引入压缩体积差,以压强、长宽比、面积比为影响因子,基于仿真结果构建空气垫压缩本构模型;2.构建空气垫先充气再冲击仿真模型,基于仿真结果,根据数据趋势结合对勾函数描述不同冲击高度及重物质量下的最大响应加速度,耦合压强项后得到空气垫最大响应加速度本构模型。充气仿真得到的压强-体积曲线与实验数据基本吻合;力学响应及变形上,充气模型比气枕简化模型更准确;压缩及冲击仿真模型结果与实验误差均在10%以内;空气垫的压缩本构模型预测曲线与实验曲线基本一致;加速度本构模型预测值与仿真结果误差均在5%以内。创建的充气模型提高了空气垫仿真分析的准确性;创建的空气垫压缩本构模型能准确预测不同压强及尺寸下空气垫的承载能力;创建的空气垫冲击本构模型能准确预测空气垫缓冲性能随着压强、冲击高度及重物质量变化的趋势,能更好地指导空气垫缓冲包装的设计。
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