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运输包装理论与技术发展动态上

时间:2021-08-18 来源网站:辽阳化工机械网

运输包装理论与技术发展动态(上)

[摘要] 概述了近年来运输包装理论与技术最新发展动态,涉及产品脆值合理化、运输包装可靠性、运输包装CAD、CAE、CAT 五方面内容,均具有深远的研究意义。

关键词:运输包装;脆值;可靠性;CAD;CAE;CAT

运输包装,在我国国标(GB/ T4122. 1 - 1996)中定义为:以运输储存为主要目的的包装称之为运输包装,它具有保障产品的安全,方便储运装卸,加速交接、点验等作用。作为包装工程学科的一个分支,运输包装主要研究在流通过程中引起包装件损坏的各种危害,研究造成这些危害的多种因素和将损坏减少到最低程度所应采取的技术或管理手段。通常包括包装动力学的理论基础、包装件的流通环境条件、脆值及其评价方法、缓冲包装材料及动力学特性、缓冲包装设计以及运输包装系统的设计与实验等内容[1]。

在现代物流系统中,运输包装是一个重要的组成要素。由于全球物流运输距离长、运量大,运输过程中产品需要堆积、存放,多次装卸,导致商品损伤的可能性很大,造成破损率过高,运输成本提高。要想解决这些问题,运输包装理论和技术尤为重要。

纵观几十年来该学科的发展情况,从1945 年Mindlin 首次提出缓冲系数的重要概念到1968 年Newton 提出产品破损边界条件理论,再到20 世纪70 年代末美国密歇根州立大学和MTS 公司共同制定的缓冲包装设计“5 步法,运输包装理论和技术蓬勃发展。如今,国内外学者积极研究包装动力学与运输包装技术,可谓日臻完善。近年来最新发展动态主要有以下5个方面内容,有些内容在国际上处于领先,具有深远的研究前景。

1 产品脆值合理化[2]

产品脆值问题是包装动力学的核心内容之一。对产品脆值的深入研究不但在促进学科建设,完善学科理论方面有重要意义,而且对于发展技术创新、实施合理包装设计方面具有实用价值。要在运输包装设计中达到合理的缓冲减振目的,必须使产品脆值合理化。

脆值,在我国国标GBS166 - 87 中定义为:产品不发生物理损伤或功能失效所能承受的最大加速度。这一概念以及基于脆值的破损边界理论及应用,是针对机械冲击的,但从学科发展角度看,是不完整的,因为产品在运输流通中,不仅冲击是产品破损的主要原因,振动也是主要原因,甚至在一定条件下,振动造成的破坏程度更加突出。因此需要有更合理的脆值来指导缓冲包装设计。随着运输包装理论的进一步发展,脆值概念的内涵和外延都在不断地深入与升华。目前,欧、美、日等地区的包装专家仍在继续深入研究产品脆值理论,我国在这方面的研究已具有较高水平。

1. 1 机械振动脆值

为区别起见,传统的脆值称为机械冲击脆值,在机械冲击动态载荷下的产品破损边界问题称为“ 第1 类破损边界问题" 。现讨论最新提出的机械振动脆值,在机械振动载荷下的产品破损边界问题,称为“第2 类破损边界问题”。

该理论认为,振动的破坏模型有两种:振动峰值破坏模型和振动疲劳破坏模型。前者注重的是振动峰值超过极限值即可引起产品的损伤,因此可把振动峰值加速度的极限值视为产品的冲击脆值,用机械冲击脆值来处理。实质上,机械振动脆值问题就集中在后者疲劳破损,其相应的第2 类破损边界曲线用G-N 曲线或G-Tf表示,其中纵坐标G 为振动加速度值,横坐标N 为在此加速度下不发生产品破损或失效的最大允许的振动循环次数,Tf为失效平均时间。这2 种曲线实质上是一样的。

1. 2 2 类脆值的结合问题

这已成为运输包装研究者深入探讨的一个技术课题。目前十分成熟的缓冲设计方法是应用机械冲击脆值理论及第一类破损边界曲线,但若同时考虑冲击和振动因素对产品破损的影响,就可应用第2 类破损边界曲线,推动产品减振包装设计的进展,并使2 类脆值问题能够协调结合。

(待续)

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