聚乙烯缓冲材料多自由度跌落包装系统优化设计观察

张金水

张金水

日本电产三协电子（东莞）有限公司广东东莞523325

摘要：随着科学技术的发展，新型材料越来越多的被应用于制造领域用来进行包装等方面的功能。对于聚乙烯缓冲材料应用于包装中，最重要的因素在于聚乙烯缓冲材料对于自由跌落过程中起到的保护作用。本文根据粘弹性力学理论的相关基础知识，模拟实际生活中的自由跌落环境，建立起聚乙烯缓冲材料的动态模型，并且通过科学实验的测试方法获得了模型参数，寻求了聚乙烯缓冲材料多自由度跌落包装系统优化的最优方案。

关键词：发泡聚乙烯；缓冲包装设计；多自由度；跌落冲击

一、发泡聚乙烯缓冲材料的模型及参数确立

1、测试材料与测试条件准备

为了保证测试结果的准确可靠，我们对于发泡聚乙烯材料选择了横截面积为100mm×100mm的发泡聚乙烯材料，其厚度是41mm，材料密度是0.044g/cm3。用于测试动态跌落冲击的实验仪器，我们选取了山西科技大学研发制造的DY-3型号的动态跌落冲击试验机。对于跌落加速度信号采集的实验仪器，我们选择USB2010高速A/D板作为加速度信号采集仪。对于电荷放大的仪器我们选择了江苏联能电子技术有限公司生产制造的YE5858A型电荷放大器。

为了确保实验结果接近于实际的生产制造环境，我们在实验的过程中保证了实验的环境温度维持在23℃左右，保证实验的环境相对湿度维持在53%左右的水平。

2、具体实验步骤

测试开始，我们准备了质量为10kg的重锤从800米的高度自由跌落，当重锤与发泡聚乙烯材料接触的瞬间，发泡聚乙烯材料开始形变。具体的实验过程如图一：

四、结束语

通过聚乙烯缓冲材料建立的动态模型，根据不同的高度跌落测试建立了多自由度包装系统的动态力学模型。由于物品的相应加速度小于许用值原则和物品相应加速度小于材料用量最小化的原则，我们针对聚乙烯缓冲材料进行了多自由度缓冲测试并取得最优解。在最优解的基础上，我们对于聚乙烯缓冲材料的加速度响应值进行测试，并且保证测试的数值和实验的结果的误差小于0.8%。根据聚乙烯缓冲材料模型建立的动态模型，我们可以有效的解决在包装过程中的过度包装和欠包装等问题，还能够克服静应力曲线不能够针对多自由度缓冲最大加速度的影响。

参考文献：

［1]卢富德．发泡聚乙烯缓冲与隔振性能的研究［D］．哈尔滨：哈尔滨商业大学，2010．

［2］高德，王振林，陈乃立，等．B楞双层瓦楞纸板衬垫平压缓冲动态性能建模［J］．振动工程学报，2001，14（2）：172－178．

［3]高德.包装动力[M].北京：中国轻工业出版社，2010．

［4]龚纯．精通MATLAB最优化计算［M］．北京：电子工业出版社，2009．27振动与冲击2012年第31卷