EPE缓冲材料振动过程数值模拟与实验研究

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包装件在运输过程中,由于运输工具等原因,会产生振动等物理事件,尤其在发生共振时会严重影响包装的保护性能。发泡聚乙烯(EPE)因其重量轻、能量吸收能力强、回弹性强而被广泛用于电子产品、医疗设备、家用电器、精密仪器仪表和玻璃瓷器等产品的隔振包装。本文以EPE为研究对象,通过静态压缩实验、正弦扫频振动实验和有限元分析的方法,研究了环境温度、EPE厚度、EPE面积和静载荷变化对EPE振动特性的影响,具体内容如下:(1)采用静态压缩实验,获得不同环境温度(-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃)下EPE的压缩应力-应变曲线,通过计算获得不同温度下EPE的弹性模量,用于有限元材料属性的定义,并建立EPE的弹性模量随温度变化的评估方程。(2)采用正弦扫频振动实验,获得不同环境温度(-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃)、不同EPE厚度(20 mm、40 mm、50 mm,60 mm、80 mm、100 mm)、不同EPE面积(100?100 mm、120?120 mm、150?150 mm、170?170 mm、200?200mm)和不同静载荷(1.16 kg、2 kg、3.76 kg、5 kg、6.16 kg)下隔振系统的响应加速度-频率数值,转化为振动传递率-频率曲线,确定相应条件下的共振频率、最大振动传递率和阻尼比;分析共振频率随环境温度、EPE厚度、EPE面积和静载荷变化规律;对现有隔振系统固有频率解析公式进行温度项耦合,并进行验证。(3)基于静态压缩和正弦扫频振动实验获得EPE的弹性模量和阻尼比,建立有限元模型,并与实验获得不同环境温度、EPE厚度、EPE面积和静载荷的振动传递率-频率曲线进行对比,验证模型的准确性。分析EPE的弹性模量和阻尼比对系统共振频率和最大振动传递率的影响。在实验的基础上,利用有限元分析现有笔记本电脑隔振包装,以频率目标,进行结构优化。
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