运输包装仿真系统的应用研究(一)

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[摘要] 研究了运输包装设计的基本理论，建立了运输包装系统的动力学模型；在对微分方程进行Laplace变换的基础上，运用MATLAB／simulink动态仿真工具建立了其仿真模型，并进行了仿真分析；开发了运输包装系统计算机仿真软件，只要输入或选择缓冲材料、流通特性及产品尺寸和重量等参数，便可仿真出运输包装设计方案。

关键词：运输包装；缓冲包装；仿真

运输包装设计是实现产品包装的重要组成部分之一。但传统的手工设计方式存在过程复杂、较大程度地依赖设计人员的自身经验、以及需要破坏性试验等不足之处，在一定程度上制约了运输包装设计的发展。文中采用理论与试验相结合的方法，充分利用计算机技术，开发了运输包装仿真软件，使人们从繁杂的手工设计中解放出来，显著的缩短了产品的研发周期，且避免了对产品的破坏性试验。对于产品的包装，特别是对于精密电子产品的包装，其经济效益是相当可观的。

1 运输包装设计的基本理论

1．1 运输包装动力学模型

在产品的流通环节，运输过程中受到的冲击和振动通过包装箱传递给产品，产生动态力、加速度、速度、位移，这是产品遭破坏的主要原因，也是缓冲包装设计的主要依据。实际的振动系统很复杂，为便于分析和计算，需要将包装件(被包产品、缓冲衬垫、外包装纸箱)简化为动力学模型，运输包装动力学模型按自由度可分为单自由度、多自由度和连续介质系统模型。下面以最常见的两自由度线性振动系统为例，介绍其动力学模型。

图1为两自由度线性系统振动模型，设m1、m2分别为产品主体和易损件质量，k1 、C1 分别为产品主体和外包装箱间缓冲材料的弹性系数和阻尼系数，k2、C2分别为产品主体和易损件间的弹性系数和阻尼系数。建立该系统的振动微分方程如下l_1]：

对应的系统方框图见图2。

(待续)