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摘 要:采用传统方法设计的缓冲包装结构为发泡聚苯乙烯作为缓冲包装材料,硬质材料,难以降解和回收,不满足环保要求,不能有效避免复合材料的损伤。
关键词:多媒体音箱 纸质缓冲包装 结构设计
一、电商包装的不同之处
传统销售模式下的包装设计和电商平台销售模式下的产品包装设计还是有很多不同之处的。传统的包装主要是为了促成商品的成功交易,通过包装设计上的视觉产达的信息(文字、色彩、图形纹样、排版以及材料触感等)来诱发消费者的购买欲望的,充当着“无声的推销员”的作用。所以从包装视觉影响产品销售的结果出发,包装的视觉传达设计自然成了设计要考虑的重要元素。
二、脆值的概念与发展
脆值泛指产品的耐冲击能力,即产品不产生功能损伤或功能失效所能承受的冲击极限。只有全面了解了脆值定义,在实际设计中对脆值在方向性上具备的差异合理应对,才能设计出合格的产品和包装设计。在家电行业中,产品不发生物理损伤或功能失效所能承受的重力加速度和最大加速度的比值,即称为G值,用G来表示。但是,产品的耐冲击能力不是单一受到峰值加速度影响,冲击波形、持续时间等元素也会对产品的耐冲击力变化产生影响。随着包装设计系统的发展,破损边界的概念更多的应用到了包装设计中,从多种元素量变化突破了设计人员对旧有包装设计的认识,意识到保证产品安全上采用的矩形脉冲估算方法相对传统,无法全面解决各个因素对产品产生的冲击,必须找到预测产品破损的方法,才能有效降低产品损失。
三、脆值的确定及提高产品脆值的方法
经验估算法、试验测定法都可作为脆值的确定方法,其中试验测定法是属于比较精确的方法,但相对其精确度对来说,试验成本也很高,因为这种方法必须具备侧录仪器和试验设备才可以。但是由于脆值试验所具备的破坏特性,对于单价很高,并且更新换代很快的电视机产品来说并不合适。通过相关数据的研究显示,在结构失效问题上,局部裂纹、表面摩擦损伤等外壳问题占据了主要影响因素,还有由结构失效引起的液晶屏和显像管破损、移位等,因此,在设计产品和包装时要仔细分析液晶屏、外壳和包装三者之间的受力关系,在提高产品脆值的同时,寻求到产品设计和包装设计之间成本的平衡。
四、缓冲包装的力学模型及对包装设计的启示
变形过程中产生的能量损耗是泡沫塑料缓冲机理,一般包括由基体变形产生的能量损耗;基体单元间摩擦产生的能量损耗;开孔泡沫塑料中流体的粘性流动产生的能量损耗;闭孔结中气体的不可逆压缩产生的能量损耗。因此,在设计缓冲包装时,选取的缓冲材料单位体积吸收能量越大,缓冲效果越好。我们可以用C代表缓冲系数,Q代表作用于缓冲材料上的应力,E代表单位体积缓冲材料所吸收的能量,用公式来表示,即:C=Q/E,可以看出,当缓冲材料单位体积吸收的能量越多,则缓冲系数越小。
五、包装材料的选用
緩冲衬垫采用白卡纸板替代泡沫塑料等非绿色环保材料,通过折叠成型,来达到保护产品的作用。采用箱纸板作为产品销售包装所用的包装材料,采用瓦楞纸箱进行产品的集合包装设计,以实现包装设计中包装材料使用的绿色化。
六、基于特种纸的复合材料缓冲包装结构设计方法
1.特种纸选材依据及总体包装设计
特种纸是利用抄纸机将不同的纤维抄制成具有特殊机能的纸张,凡是有特殊用处的纸材,均被称作特种纸。本节选用蜂窝一瓦楞特种纸作为缓冲包装结构材料,原因如下。
(1)在冲压环境下,不仅要考虑到不时发生的大幅载荷冲击,还要考虑通常发生在运送中的小幅载荷冲击。长时间的小幅载荷会导致运送物品受损。蜂窝·瓦楞特种纸能同时具备大幅载荷和小幅载荷的缓冲条件。
(2)蜂窝·瓦楞复合特种纸综合了蜂窝纸板和瓦楞纸板的优势,改善了低压力下蜂窝纸板缓冲能力差的缺点,增强了蜂窝纸板的边压能力。由于复合材料相对较轻,侧放导致受力面积变大,所受压力变小,所以本节选用局部缓冲作为缓冲包装方式,该方式不但能够节约缓冲材料,还可适当调节蜂窝·瓦楞特种纸的压力状况。复合材料侧放后平面跨度变大,导致中间部位变形,应在中间部位安装缓冲支撑块。
2.复合材料跌落过程数值模拟
设计缓冲包装结构的目的是保证复合材料在跌落过程中不发生损伤,但复合材料的跌落是在非常短的时间内发生的,在剧烈的动态碰撞冲击载荷下,会产生一系列复杂非线性动态响应的过程,在整个复合材料跌落过程中并行存在接触非线性、几何非线性以及材料非线性。所以,本节通过显示积分法对复合材料的跌落过程进行数值模拟,构建的数值模拟运动方程,公式描述如下:
Ma+Cv+Ks=Fex(1)
式(1)中,M为总体质量矩阵;C为总体阻尼矩阵;K为总体刚度矩阵;a为加速度向量;v为速度向量;s为位移向量;Fex为包括碰撞力的外力向量。其中,刚度矩阵K主要取决于复合材料的材料属性与几何性质,质量矩阵M主要取决于复合材料的密度。
七、结束语
在实际设计工作中,要注重在产品设计时提高产品的脆值,从而为缓冲包装设计打下好的基础。对于缓冲材料的基本特性,缓冲包装的力学模型要有所了解,才能充分利用缓冲材料的特性,保证产品运输安全和包装设计的经济性。
参考文献:
[1]孙 诚.包装结构设计[M].北京:中国轻工业出版社,2014
[2]吴 将,朱志宇.并行缓冲控制器的模块级数据流结构设计.电子设计工程,2014
关键词:多媒体音箱 纸质缓冲包装 结构设计
一、电商包装的不同之处
传统销售模式下的包装设计和电商平台销售模式下的产品包装设计还是有很多不同之处的。传统的包装主要是为了促成商品的成功交易,通过包装设计上的视觉产达的信息(文字、色彩、图形纹样、排版以及材料触感等)来诱发消费者的购买欲望的,充当着“无声的推销员”的作用。所以从包装视觉影响产品销售的结果出发,包装的视觉传达设计自然成了设计要考虑的重要元素。
二、脆值的概念与发展
脆值泛指产品的耐冲击能力,即产品不产生功能损伤或功能失效所能承受的冲击极限。只有全面了解了脆值定义,在实际设计中对脆值在方向性上具备的差异合理应对,才能设计出合格的产品和包装设计。在家电行业中,产品不发生物理损伤或功能失效所能承受的重力加速度和最大加速度的比值,即称为G值,用G来表示。但是,产品的耐冲击能力不是单一受到峰值加速度影响,冲击波形、持续时间等元素也会对产品的耐冲击力变化产生影响。随着包装设计系统的发展,破损边界的概念更多的应用到了包装设计中,从多种元素量变化突破了设计人员对旧有包装设计的认识,意识到保证产品安全上采用的矩形脉冲估算方法相对传统,无法全面解决各个因素对产品产生的冲击,必须找到预测产品破损的方法,才能有效降低产品损失。
三、脆值的确定及提高产品脆值的方法
经验估算法、试验测定法都可作为脆值的确定方法,其中试验测定法是属于比较精确的方法,但相对其精确度对来说,试验成本也很高,因为这种方法必须具备侧录仪器和试验设备才可以。但是由于脆值试验所具备的破坏特性,对于单价很高,并且更新换代很快的电视机产品来说并不合适。通过相关数据的研究显示,在结构失效问题上,局部裂纹、表面摩擦损伤等外壳问题占据了主要影响因素,还有由结构失效引起的液晶屏和显像管破损、移位等,因此,在设计产品和包装时要仔细分析液晶屏、外壳和包装三者之间的受力关系,在提高产品脆值的同时,寻求到产品设计和包装设计之间成本的平衡。
四、缓冲包装的力学模型及对包装设计的启示
变形过程中产生的能量损耗是泡沫塑料缓冲机理,一般包括由基体变形产生的能量损耗;基体单元间摩擦产生的能量损耗;开孔泡沫塑料中流体的粘性流动产生的能量损耗;闭孔结中气体的不可逆压缩产生的能量损耗。因此,在设计缓冲包装时,选取的缓冲材料单位体积吸收能量越大,缓冲效果越好。我们可以用C代表缓冲系数,Q代表作用于缓冲材料上的应力,E代表单位体积缓冲材料所吸收的能量,用公式来表示,即:C=Q/E,可以看出,当缓冲材料单位体积吸收的能量越多,则缓冲系数越小。
五、包装材料的选用
緩冲衬垫采用白卡纸板替代泡沫塑料等非绿色环保材料,通过折叠成型,来达到保护产品的作用。采用箱纸板作为产品销售包装所用的包装材料,采用瓦楞纸箱进行产品的集合包装设计,以实现包装设计中包装材料使用的绿色化。
六、基于特种纸的复合材料缓冲包装结构设计方法
1.特种纸选材依据及总体包装设计
特种纸是利用抄纸机将不同的纤维抄制成具有特殊机能的纸张,凡是有特殊用处的纸材,均被称作特种纸。本节选用蜂窝一瓦楞特种纸作为缓冲包装结构材料,原因如下。
(1)在冲压环境下,不仅要考虑到不时发生的大幅载荷冲击,还要考虑通常发生在运送中的小幅载荷冲击。长时间的小幅载荷会导致运送物品受损。蜂窝·瓦楞特种纸能同时具备大幅载荷和小幅载荷的缓冲条件。
(2)蜂窝·瓦楞复合特种纸综合了蜂窝纸板和瓦楞纸板的优势,改善了低压力下蜂窝纸板缓冲能力差的缺点,增强了蜂窝纸板的边压能力。由于复合材料相对较轻,侧放导致受力面积变大,所受压力变小,所以本节选用局部缓冲作为缓冲包装方式,该方式不但能够节约缓冲材料,还可适当调节蜂窝·瓦楞特种纸的压力状况。复合材料侧放后平面跨度变大,导致中间部位变形,应在中间部位安装缓冲支撑块。
2.复合材料跌落过程数值模拟
设计缓冲包装结构的目的是保证复合材料在跌落过程中不发生损伤,但复合材料的跌落是在非常短的时间内发生的,在剧烈的动态碰撞冲击载荷下,会产生一系列复杂非线性动态响应的过程,在整个复合材料跌落过程中并行存在接触非线性、几何非线性以及材料非线性。所以,本节通过显示积分法对复合材料的跌落过程进行数值模拟,构建的数值模拟运动方程,公式描述如下:
Ma+Cv+Ks=Fex(1)
式(1)中,M为总体质量矩阵;C为总体阻尼矩阵;K为总体刚度矩阵;a为加速度向量;v为速度向量;s为位移向量;Fex为包括碰撞力的外力向量。其中,刚度矩阵K主要取决于复合材料的材料属性与几何性质,质量矩阵M主要取决于复合材料的密度。
七、结束语
在实际设计工作中,要注重在产品设计时提高产品的脆值,从而为缓冲包装设计打下好的基础。对于缓冲材料的基本特性,缓冲包装的力学模型要有所了解,才能充分利用缓冲材料的特性,保证产品运输安全和包装设计的经济性。
参考文献:
[1]孙 诚.包装结构设计[M].北京:中国轻工业出版社,2014
[2]吴 将,朱志宇.并行缓冲控制器的模块级数据流结构设计.电子设计工程,2014