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包装动力学与缓冲包装设计


产品损伤模式
l 弹性失效或失稳 l 脆性失效或断裂 l 疲劳失效 l 过度变性
运输作业――通常是研究各种载荷谱。最
大值如下:
公路运输:汽车以30km/h行驶时紧急制动可能产 生0.6-0.7g的负加速度;
汽车以20km/h在农村土路上行驶时可能产 生5-35g的冲击加速度。 铁路运输:车厢连挂、启动与制动的瞬态水平冲 击加速度可能达20g以上;
作业内容 起吊上升
机械冲击
装卸作业 起重机作业的冲击
吊钩速度 (m/s)
10-13
冲击加速度 (g) 0.1-0.15
下降时紧急制动 -
0.9-1.2
正常着地
9-13
0.5-1.4
快速着地
13-16
1.0-7.5
铲车作业的冲击
作业内容
冲击加速 度(g)
垂直方向 左右方向
前后方向
上升启动时 下降启动时 下降结束时
1.7 0.2 0.4-1
- - 0.1-0.2
- 0.3 0.4-0.8
大量统计表明,包装件重量、跌落高度和发生
跌落概率之间,存在一定关系,公布过许多统计关 系曲线。如密歇根州立大学包装学院最近通过对某 条运输路线的跟踪研c究1 ,得到如下结果: 小尺寸包装件(L:轻型,20磅重;中型,30磅重)
粉尘 水蒸气
流通中气候引起的损坏
典型环境
1.直接日晒。 2.接近锅炉或高温设备。 3.在隔热差的仓库或车辆中受间接日晒影响。 4.较高的环境气温。 1.寒冷天气时储存在无暖气仓库中。 2.在无暖气的机舱内。 3.冷藏 海拔高度改变、无增压机舱中、机舱压力失控。 1.直接日晒。 2.紫外线照射。 3.人造光源照射。 1.运输、装卸、仓储时下雨。 2.泥浆或洪水。 3.冷凝水、船渗水等。 1.海水溅到甲板上或驳船内的货物上。 2.码头上的海水泥浆等。 3.船舱中的污水或海水。 4.工业泥浆的喷溅。 暴露于风沙或粉尘中。 天然或人为湿气。
l 储存中的堆码―静载荷。主要校 核压稳定性。 l 运输中的冲击和振动―动载荷。
首先按冲击进行设计,然后检验 运输包装系统在共振状态下的损伤 情况。
储运中的机械性损坏
基本损坏 碰撞 a.垂直方向
a.水平方向
c.静止包装被其他包装碰撞 振动
压力 倾斜与变形 戳穿、撕破、磨损
典型现象
1.装卸时包装从吊装网、托盘、车辆、装卸板等上跌落至地面。 2.包装翻倒而碰撞到另一面。 3.从滑槽或传送带上落下。 4.抛掷。 1.铁路或公路车辆制动或启动。 2.回转式起重机使被吊包装碰撞墙壁等。 3.在滑槽或传送带上因停车或其他原因而发生包装间碰撞。 4.圆筒式包装滚动搬运停止时发生碰撞。 5.抛掷。 上述情况中,运动的包装互相碰撞。 1.在工厂、仓库或转运点的搬运设备上的振动。 2.公路运输中的振动。 3.铁路运输中的振动。 4.水运中的振动。 5.空运中的振动。 1.堆码。 2.在车辆上的瞬间载荷。 3.搬运方法(抓斗、吊索、吊装网、夹具等)引起的压力。 1.因限制引起的压力。 2.地面不平、仓储不平引起的不平衡支撑。 3.吊挂不妥、局部吊挂等引起的不平衡提升。 吊钩、手钩或突出部位的戳伤,滥用搬运设备或错误的搬运方法所致。
• 2003年:社会物流总成本24974亿,其中:运输14028亿,保管 7376亿,管理成本3570亿,相当于GPD的21.4%(1991为24%,美、 日等仅10%,降1%即250亿!)。落后原因:迂回运输、重复搬运、 物资损坏或丢失。
• 全国社会物流货物总额295 437亿,其中:工业品249570亿,农产 品11261亿,进口货物物流总值34193亿,邮政物流总额136亿。全 国货物周转量57152亿吨公里,其中:铁路17092,公路7010,水 运32275,航空58。全国主要港口国际集装箱吞吐量4735.5万标箱, 占世界的比重达17.9%;港口货物吞吐量33亿吨。
运输包装的建模
m1dx12/dt2=k1(x2-x1)+c1(dx2/dt-dx1/dt)+F1(t) m2dx22/dt2=-k1(x2-x1)-c1(dx2/dt-dx1/dt)- k2x2-c2dx2/dt+F2(t)
F1
c1k1 m1
m1
c1
k1 F2
m2
c2
k2
m3
m3 c2k2 m2
产品流通中的动力学环境条件
包装动力学与 缓冲包装设计
彭国勋 中国包装技术协会技术顾问
陕西科技大学教授
物流中的运输包装
科学、经济、方便、标准化、系列化、 管理现代化、循环经济
面向现代物流的包装技术
• 在制造企业和商业企业面临日益激烈的全球化竞争的新形势下, 降低物流成本已经成为企业的第三利润来源。现代物流系统,以 信息技术为核心,集合包括包装技术在内的多种技术,对于传统 行业转轨变型、调整结构、优化流程、降低成本,发挥了重大作 用,风险进一步减少,服务水平得到提高。包装设计将直接影响 物流活动的生产率,没有合理而科学的包装将零散的商品成组化 和信息化,就没有现代的物流系统。
1
Rx(τ)=
lim
T
1 2T
T
x(t)x(t τ)dt
T
Sx(ω)=
Rx(τ)exp(-iωτ)dτ
X(t)
X(t)
Sx(ω)
t
φ/ω
T
ω t
机械振动功率谱(卡车)
G2/Hz 1 3 5 7 9 11 13
卡车
0.6 0.4 0.2
0
Hz
G2/Hz
G (g)
10
1 0.2
0.1
0.01
火车
火车
f (Hz)
空运
飞机 10
G (g)
1 6
0.1
0.01 螺桨飞机
f (Hz) 直升机
喷气飞机
G (g)
100
10
1 0.1
0.1
0.01
水运
水运
f (Hz)
正常
风暴
自然环境
• 雨淋 • 潮湿 • 高温 • 冷冻 • 阳光 • 虫、鼠 • 辐射 • 防盗
基本损坏 高温
低温
低压 光
水 (a)淡水 (b)污水
累计发生次数 (%)
100
50
S/L
S/M
0
0
35
68
105
跌落高度H (cm)
大尺寸包装件 (H:重型,45磅重)
累计发生次数 (%)
100
80
60
L/M
40
L/H
20
0
0
40
74
109
跌落高度H (cm)
通过数理统计分析,可得如下经验关系式:
Gm=W-
Gm-包装件经受到的最大加速度(=801, =0.704 中冲击现象 =203, =0.306 低冲击现象 =53.2, =0.100
堆码高度对冲击加速度影响较大,如货车
以5.7km/h速度碰撞时,底层加速度为1.7g,頂层则 高达7g左右。 航空运输:遇恶劣天气产生剧烈颠簸时可能产生 2-3g的加速度。 水上运输:除装卸外,冲击不大。
频域分析
x(t)=Acos(ωt+φ), f=ω/2π
x(t)=A0+
N
Ansin(2nπf0t+φn)
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