基于脆值理论的家用空调器挂机包装防护,本文是空调开题报告范文跟空调器和脆值理论和挂机类开题报告范文.
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摘 要：针对空调器挂机包装跌落出现的问题,本文研究了空调挂机包装跌落的脆值及其缓冲包装.首先,以传统脆值理论及破损边界曲线作为空调器挂机包装设计的理论依据,基于现有空调器包装缓冲方案设计,引入“产品包装位移承载”的概念,实现对挂机的缓冲包装方案的理论冲击G值的计算；同时对相应包装方案进行跌落试验测试,测得实际跌落冲击G值；最终,通过对比理论计算和试验测试的G值结果,对理论计算进行适当的复核,得到以“产品包装位移承载”为基础的空调器挂机包装设计的理论依据.进而可实现对现有空调器挂机跌落冲击的G值进行预估,缩短了挂机包装设计周期,降低了空调器包装开发成本.同时该方法也可以为空调器的结构和包装设计优化提供一种新的理论参考.
关键词：空调器挂机；空调包装；脆值理论；G值；位移承载
一、引言
空调器在物流过程中,历经装卸、运输、仓储堆码等多个环节,在这些流通环节中空调器易受到冲击、振动等诸多因素的影响.据统计因防护问题导致的失效比例约占总量的0.1%左右[1],约占空调器各类失效问题总和的10%.流通环境条件、产品特性(几何尺寸、脆值和耐振度等)和缓冲材料特性是构成缓冲包装设计的三大要素.其中流通环境条件既是外因,又是条件； 产品特性（产品脆值）既是内因、又是基础；缓冲材料仅仅是手段,三者互为关联形成了保证产品包装质量的系统工程[2].因流通环境条件有突发的、不可控的因素,故通过对产品脆值及其缓冲包装进行研究和加强[3-8],是各企业减少流通中因冲击、振动造成经济损失的重要方法.
在本文中,以空调器挂机的包装跌落问题为研究对象.首先,以传统脆值理论及破损边界曲线作为空调器挂机包装设计的理论依据,基于现有空调器包装缓冲方案设计,引入了“产品包装位移承载”的概念,实现对挂机的缓冲包装方案的理论冲击G值的计算和研究；同时对相应包装方案进行跌落试验测试,测得实际跌落冲击G值；最终,通过对比理论计算（并对理论计算进行适当的复核）和试验测试的G值结果,得到以“产品包装位移承载”为基础的空调器挂机包装设计的理论依据.进而可实现对现有空调器挂机跌落冲击的G值进行预估,缩短了挂机包装设计周期,降低了空调器包装开发成本.同时该方法也可以为空调器的结构和包装设计优化提供一种新的理论参考.
二、脆值理论及破损边界曲线
(一)脆值理论
脆值是指产品包装在经受振动和冲击时用以表示其强度的定量指标,又称产品包装的易损度.此值表示产品对外力的承受能力,一般用重力加速度的倍数G来表示.目前国内外一致以产品破损前的临界加速度与g的比（绝对值）值Gc作为脆值的定义[9].
(二)产品包装位移承载
为了研究包装材料的情况,本文引入了“产品包装位移易损度”的概念,并将其将定义为：
(三)破损边界曲线
产品包装破损实际受到两个条件的约束：一个是最大加速度,一个是脉冲过程的速度变化量.故通过试验测试可以引入空调器产品的破损边界曲线及各面跌落时的破损边界曲线[4-6],如图1所示.产品脆值及其破损边界曲线是需要通过大量的实验去测定,且可作为缓冲包装设计的依据.
三、空调器挂机包装跌落试验G值测试与理论G值计算
(一)空调器挂机跌落试验G值测试
本次跌落试验测试的对象为两款空调器挂机产品（1#产品和2#产品采用不同的缓冲包装材料）.通过如图2所示的跌落测试平台,完成了对上述两款空调器挂机产品的跌落试验.经过测试及数据整理后,得到不同跌落高度下、不同跌落面产品受到的最大冲击加速度（G值）情况如表1所示.
对于同一产品而言,在同一跌落高度上进行不同的面跌落时,产品包装受到的冲击G值存在一定的差异（见图3）.这种结果与加速度传感器布置的位置及产品结构有关,同时传感器、滤波器等设备采集处理信号时的偏差也有一定的影响.
从测试的数据表1及图3的趋势曲线可以得出以下结论：① “1#产品进风口面” G值与跌落高度的变化趋势线具有较好的指数特性；而“2#为产品底面”趋势线具有较好的线性特性,且其拟合曲线也可以从侧面反映两种包装材料的缓冲特性,故其能够代表各自的G值随着跌落高度变化而变化的情况.
②当跌落高度在900mm以下时,1#产品的包装方案优于2#产品.同时当跌落高度达到1100mm以后跌落冲击的G值变化都不大——此时包装的防护作用已基本达到极限,若产品本身的脆值较小,就有可能造成空调器的结构发生破损或者断裂,导致防护失效.这与试验的实际情况一致.
③两款产品在跌落高度在900mm左右时,产品受到的冲击G值在80左右（在国际各种推荐G值范围内）且此时产品无损坏,故认为此包装方案能够满足现有的防护要求.反之若此时产品有损坏,则可以说明产品结构强度太差,需进行结构的优化加强.
(二)产品G值的理论计算及预估
产品脆值理论估算需先测得缓冲包装材料的应力-应变曲线,并进行拟合出缓冲材料的缓冲曲线公式,类似如下：
四、结果对比与分析（一）1#产品的G值结果对比及分析
通过上述分析,选择1#产品进风口面进行对比分析（具体见表2及图4（a））.经过理论计算值经过修正后,1#产品理论计算与试验测试结果趋势比较吻合,数值也相差不大,且都呈指数变化.
此外通过图4（a）还可以发现：理论计算的G值（修正前）在跌落1000mm高度以内要明显大于试验测得的最大加速度值,这主要是由以下原因造成的：①理论计算是将包装简化为一维模型,且不考虑缓冲包装材料被压缩时其他方向上尺寸的变化.当材料变形较小时,计算得到的最大加速度值相对较小；同时却也没考虑材料在实际跌落时会出现的挤压变形及受到外部瓦楞纸箱的约束等因素导致的包装材料缓冲性能的改变；②与缓冲包装设计的结构及其材料缓冲特性有关.
故经过修正后的理论计算方法可以作为空调器挂机（采用该类包装材料衬垫）包装设计的一种参考手段,对新品包装设计具有一定的指导和借鉴作用.
(二)2#产品的G值结果对比及分析
对2#产品选取底面跌落结果进行对比分析,通过图4（b）可以发现：①随着空调器挂机跌落高度的增加,理论计算和试验测试的两种G值结果具有相同的趋势,几乎成线性增加且结果也比较匹配.②理论计算G值的方法可以为同类产品采用该类包装材料进行包装方案设计提供参考和借鉴,能够较好的预测出2#产品系列的包装或结构是否存在问题,并指出改善的方向.
五、结论
本文基于脆值理论及产品破损边界曲线,引入新的定义“产品包装位移承载”,通过该定义的理论计算和试验测试对比的方法,对空调器挂机包装的跌落冲击G值情况进行了研究,得出如下主要结论：
1）依据产品脆值理论及产品破损边界理论,定义了产品包装位移易损度和产品包装位移承载的概念,通过该方法对空调器的包装缓冲进行研究,实现了对空调器产品及其包装的G值理论计算和预估；
2）缓冲包装设计时在保证产品脆值的前提下,可以通过包装G值的理论计算方法选择适当的防护材料和方案,尽量降低包装防护的成本.同时也可以根据G值情况反推出产品结构是否满足需要加强；
3）基于本文介绍的空调器挂机G值预估的理论计算方法,与实际跌落试验测得的G值具有一致的趋势,但不同包装材料需采用不同的理论计算方法（理论计算需进行适当的修正）.该理论计算方法可以为空调器挂机包装设计提供一定的指导和借鉴作用,同时也为产品结构优化和包装方案优化提供了改善方向,可以有效的缩短空调器包装的研发和试验周期、降低开发成本.
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