基于ANSYS/LS-DYNA的瓦楞纸箱跌落仿真研究

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包装件在运输和搬运过程中,振动和冲击是导致产品损坏的主要原因。而在各种各样的冲击环境中,跌落冲击是损坏包装件的最直接因素,对包装件的危害极大。瓦楞纸箱是现代运输包装中不可或缺的包装容器之一。本文对瓦楞纸箱受跌落冲击时的响应情况作了相关研究。根据包装件受跌落冲击时的位移-时间函数和加速度-时间函数,从理论上讨论了包装件跌落高度、固有频率、冲击加速度之间的关系。运用Pro-E软件对B型瓦楞纸板、C型瓦楞纸板、BC型瓦楞纸板进行三维仿真建模,同时建立出相关楞型的瓦楞纸箱简化模型。使用Pro/MECHANICA模块对材料相同的三种瓦楞纸箱模态分析。通过模态分析,得到三种纸箱的固有频率和振型。分析结果显示,三种瓦楞纸箱的固有频率由低到高依次为:B型单瓦楞纸箱、C型单瓦楞纸箱、BC型瓦楞纸箱。根据跌落冲击理论,当跌落高度和跌落姿态一定时,固有频率越低,纸箱最大变形越大。由此推断,相同条件下,三种纸箱受跌落冲击时,变形量最大的是B型单瓦楞纸箱,其次是C型单瓦楞纸箱、BC型瓦楞纸箱。使用ANSYS/LS-DYNA对三种瓦楞纸箱进行跌落仿真试验。首先,在同一高度,对C型瓦楞纸箱分别进行面跌落、楞跌落、角跌落这三种跌落姿态的跌落仿真。通过对比跌落冲击的等效应力云图和加速度-时间曲线、速度-时间曲线,可以得出:三种跌落姿态中,角跌落对包装箱的冲击最大。其次,在同一高度,同一跌落姿态——面跌落,对三种瓦楞纸箱做跌落仿真模拟。得出三种纸箱受跌落冲击时的加速度-时间曲线、速度-时间曲线,对比结果得出:相同条件下,BC瓦楞纸箱跌落冲击变形最小,缓冲性能最好。本次研究不仅从模态分析的角度得出三种瓦楞纸箱受跌落的变形情况,仿真跌落试验也清晰地体现了瓦楞纸箱收跌落冲击的响应情况。同时得出了三种纸箱受冲击时的加速度、速度变化曲线参数,为以后包装箱的研究分析提供可靠的参数数据。
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