贮液容器跌落冲击的计算机应力仿真
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摘要
本文依托包装动力学理论和包装工程相关概念，采用计算机仿真技术，研究典型贮液容器在多种跌落工况下的应力分布规律。通过文献检索与调研，对商品包装概念、包装的历史演化与产业发展、包装工程中容器结构设计以及流通环境中的跌落冲击理论作了简要论述。论文的主要工作与成果，集中反映于采用ANSYS有限元软件，设计有效的计算流程进行玻璃啤酒瓶跌落冲击的仿真分析，获得了空瓶、贮酒两种状态下，垂直跌落和斜跌落等典型工况下的应力场和应力时间规律。论文在包装动力学范畴首次定义了冲击激励下的“液致应力倍增系数α”对了解液态商品对包装容器应力场的影响有重要的意义。
在论文后期，作者将工作向三个方面拓展：
一．模拟真实流通工况，把瓦楞纸板外包装的作用引入容器应力分析，在相同的典型工况下，获得了一系列成果；
二．分析容器结构与强度的关系，用应力计算具体指导啤酒瓶结构优化设计，有一定的应用价值；
三．探讨了贮液容器流固耦合和模态分析两个既成熟而在包装力学方向未见详尽研究的概念，初步计算表明，这是一个值得进一步研究的方向。
This paper researches the stress distribution of the liquid-storaged containers in avariety of dropping conditions based on kinetic theory of the packaging andpackaging engineering concepts using computer simulation technology. Throughresearch and document retrieval it briefly discusses product packaging concept, thehistorical evolution of the packaging ,the industrial development, vessel structuraldesign in packaging engineering and the dropping impact theory in environmentcirculation. The main achievements of this paper reflect on getting the stress andstress-time law under various conditions via the software of ANSYS.Throughdesigning the effective process, We have done the stress simulation analysis duringthe dropping impact of the glass beer bottles. The first definition of "liquid-inducedstress multiplier factorα" in the dynamic packaging field is of an importantsignificance to understand the impact which is led by the liquid packaging products.
In the latter part of the paper, the author expands to three aspects: 1. Simulatethe real flow conditions,lead the function of the corrugated board to the stress analysisof the container.In the same typical conditions, we acquire a series of achievements; 2.analyse the relation between structure and intensity of the container,design structuralOptimization of the beer bottles by stress calculation, it has certain value; 3. analysethe fluid-structure coupling and the modal analysis which both are mature and notdetailed researched in the direction of packaging engineering. preliminarycalculation shows that this is one worthy of further research.
在论文后期，作者将工作向三个方面拓展：
一．模拟真实流通工况，把瓦楞纸板外包装的作用引入容器应力分析，在相同的典型工况下，获得了一系列成果；
二．分析容器结构与强度的关系，用应力计算具体指导啤酒瓶结构优化设计，有一定的应用价值；
三．探讨了贮液容器流固耦合和模态分析两个既成熟而在包装力学方向未见详尽研究的概念，初步计算表明，这是一个值得进一步研究的方向。
This paper researches the stress distribution of the liquid-storaged containers in avariety of dropping conditions based on kinetic theory of the packaging andpackaging engineering concepts using computer simulation technology. Throughresearch and document retrieval it briefly discusses product packaging concept, thehistorical evolution of the packaging ,the industrial development, vessel structuraldesign in packaging engineering and the dropping impact theory in environmentcirculation. The main achievements of this paper reflect on getting the stress andstress-time law under various conditions via the software of ANSYS.Throughdesigning the effective process, We have done the stress simulation analysis duringthe dropping impact of the glass beer bottles. The first definition of "liquid-inducedstress multiplier factorα" in the dynamic packaging field is of an importantsignificance to understand the impact which is led by the liquid packaging products.
In the latter part of the paper, the author expands to three aspects: 1. Simulatethe real flow conditions,lead the function of the corrugated board to the stress analysisof the container.In the same typical conditions, we acquire a series of achievements; 2.analyse the relation between structure and intensity of the container,design structuralOptimization of the beer bottles by stress calculation, it has certain value; 3. analysethe fluid-structure coupling and the modal analysis which both are mature and notdetailed researched in the direction of packaging engineering. preliminarycalculation shows that this is one worthy of further research.
引文
[1]．崔若光等 商品包装概论，东北林业大学出版社，2005
[2]．王振林、曹梅丽、周建伟、奚德昌 包装系统工程，包装工程，26卷第5期，2005
[3]．孙诚等 包装结构设计，中国轻工业出版社，1997
[4]．吴波 包装容器结构设计，化学工业出版社，2001
[5]．奚德昌、陈庆华、王振林等编著 包装结构设计，浙江大学出版社，1993
[6]．谢涛 关键部件跌落冲击响应研究，包装工程第26卷第2期，2005
[7]．李建华、黄雪 产品的脆值及其测定方法探析，北京印刷学院学报第11卷第4期，2003
[8]．Richard K．Brandenburg等 包装动力学基础，兵器工业出版社，1990
[9]．胡长鹰 缓冲包装系统跌落破损边界曲线研究，包装工程第22卷第6期，2001
[10]．宋宝丰 产品易损度理论与应用，国防科技大学出版社，2002
[11]．王丽晋、顾理生、任志国 ANSYS实体建模与直接建模方法比较国防交通工程与技术 2005第4期
[12]．钱俊梅、江晓红等 浅谈基于ANSYS软件的接触分析问题 煤矿机械第27卷第7期2006年7月
[13]．王春霖、张丽强、王振林 基于ANSYS的啤酒瓶跌落仿真应力分析 包装工程第27卷第4期2006．8
[14]．高志刚、刘泽明、李娜 复杂模型的ANSYS有限元网格划分研究 机械工程与自动化第3期(总第136期)2006年6月
[15]．刘涛，杨凤鹏主编，《精通ANSYS》，清华大学出版社，2002
[16]．王磊、李珊、周陶勇基于ANSYS的几种建模方法的探讨，现代机械 2006年第3期
[17]．于秀坤、朱虹、李庆忠 某斜齿轮轮轴的有限元分析 沈阳航空工业学院学报 第22卷第4期2005年8月
[18]．杨波、罗金桥 基于ANSYS汽车驱动桥壳的有限元分析 机械研究与应用第18卷第6期2005年12月
[19]．陈满儒、张波涛 基于ANSYS的产品缓冲包装的分析与设计 包装工程第27卷第6期，2006．12
[20]．宋超、王振林、奚德昌 折叠三角形瓦楞纸板衬垫结构缓冲能力的探讨 包装工程第23卷第5期，2002
[21]．何慧君、曾仁侠等 瓦楞纸板衬垫缓冲性能的研究，包装工程第20卷第3期，1999
[22]．赵振、陈黎敏 瓦楞纸板和蜂窝纸板的力学性能研究，包装工程第26卷第3期，2005
[23]．郭术义、陈举华 流固耦合应用研究进展 济南大学学报(自然科学版)第18卷第2期，2004．6
[24]. Moiseev N N. Introduction to the theory of oscillation of liquid-containing bodies[J]. Advances in Applied Mechanics, 1964,8
[25]. Moiseev N N, Petrov A A. The calculation of free oscillation of a liquid in a motionless container[M].1964,9
[26]．杜建镔等 含液容器流固耦合动力特性分析，第十届全国反应堆结构力学会 1998．11
[27]．孙利民等 卧式圆形储油罐液固耦合模态分析，郑州大学学报第26卷第2期，2005．6
[28]. ABRAMSON H N. The dynamic behavior of liquid in moving containers[R]. Washington D C: NASA-SP-106,1966
[29]. Paidoussis M P. Flow-induced instabilities of cylindrical structures[J]. Applied Mechanics Reviews. 1987, 40
[30]. Yang Qingfo, Li Yan. Dynamic analysis and structural modification of Engineer block[M].Proceedings of the 9th IMAC, 1991
[31]. Bajaj A K, Sethna P R. Effect of symmetry-breaking perturbations on flow-induced oscillations in tubes[J]. Journal of fluid and structures, 1991, 5
[32]. Talaslidis D G, Manolis G D. Risk analysis of industrial structure under extreme transient loads[J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2004
[33]．杨康、韩涛 ANSYS在模态分析中的应用 佳木斯大学学报(自然科学版)第23卷第1期，2005．1
[34]．庞洁、刘岩等 基于ANSYS的弹性车轮模态分析，内燃机车 第11期2005年11月
[35]．杜英军、谢根拴 基于Ansys的锚固式储液管模态分析 石油化工设备，第34卷第6期，2005．11
[36]．白葳、喻海良 通用有限元分析-ansys8.0基础教程，清华大学出版社，2005
[2]．王振林、曹梅丽、周建伟、奚德昌 包装系统工程，包装工程，26卷第5期，2005
[3]．孙诚等 包装结构设计，中国轻工业出版社，1997
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[14]．高志刚、刘泽明、李娜 复杂模型的ANSYS有限元网格划分研究 机械工程与自动化第3期(总第136期)2006年6月
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[21]．何慧君、曾仁侠等 瓦楞纸板衬垫缓冲性能的研究，包装工程第20卷第3期，1999
[22]．赵振、陈黎敏 瓦楞纸板和蜂窝纸板的力学性能研究，包装工程第26卷第3期，2005
[23]．郭术义、陈举华 流固耦合应用研究进展 济南大学学报(自然科学版)第18卷第2期，2004．6
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