随着电商快递行业的蓬勃发展,合理高效的包装设计受到了业界高度重视。传统包装动力学理论都是基于单个易损部件,而实际产品往往是由多个部件装配而成,这使得其在指导包装设计时会与实际存在较大差距。基于此,本课题通过理论分析和试验验证相结合的方法,探讨了含多个易损部件的产品包装系统在半正弦脉冲激励下的响应特性,提出多个易损部件损坏转移和组合损坏边界理论,并以含泵头日化包装瓶为研究对象进行试验研究,验证理论对其的有效性。同时,结合产品特点,提出产品自缓冲能力,分析产品自缓冲能力对包装防护动力学的影响。本课题的主要研究内容为:(1)考虑多个易损部件的产品包装系统冲击响应特性的分析。以包含两个易损部件的产品包装系统为例,研究了缓冲材料力学性能对多个易损部件冲击响应的影响。研究表明,当包含多个易损部件时,易损件的损坏情况会随着缓冲材料初始刚度的变化而发生转移。此外,通过对多个易损部件响应进行时域特性分析,指出产品的损坏并不取决于最小脆值所对应的易损件,而是取决于响应加速度峰值率先超过其脆值所对应的易损部件。(2)典型含泵头日化包装瓶装配件包装产品冲击损坏特性的探讨。通过对六种含泵头日化包装瓶进行半正弦脉冲激励下的冲击试验,探讨了不同冲击姿态对其损坏形式及耐冲击强度的影响。发现在不同冲击姿态和不同冲击高度下,试样的损坏部位不同并存在多个易损部件(部位)。在试验研究的基础上,建立了损坏指标对损坏形式进行量化处理,并提出了损坏赋值综合评价法,用来直观地反映各试样的强度性能。(3)考虑多个易损部件的产品组合损坏边界理论的建立。以包含两个易损部件的产品线性包装系统为例,提出了考虑多个易损部件的组合损坏边界理论。传统的破损边界理论仅以单个易损部件的损坏边界作为产品整体的损坏边界,然而,对于含多易损部件的产品系统而言,其损坏边界存在相互交错的现象。通过以含泵头日化包装瓶为研究对象,对组合损坏边界理论进行了验证。(4)考虑产品自缓冲的包装系统跌落特性的探讨。当产品受到外界冲击时,产品可以通过自身可恢复性变形来抵御外界的冲击能,基于此,建立了考虑产品自缓冲的跌落冲击动力学方程,并利用龙格-库塔法探讨了虚拟质量、产品自缓冲等效刚度以及典型非线性缓冲包装材料初始刚度对产品加速度响应峰值的影响。