倾斜的冲击特性支持弹簧包装系统的关键组件

文摘

倾斜支持弹簧包装系统的非线性动力学方程与关键部件half-sine脉冲的作用下获得的。评估关键部件的冲击特性,提出了一种新的三维冲击响应谱的概念。的比值的最大冲击响应加速度脉冲峰值加速度的关键部件,无量纲脉冲持续时间和频率参数的比例系统或倾斜的角度支持弹簧系统的三个基本参数三维冲击响应谱。根据数值结果,脉冲峰值加速度的影响,倾斜的角度支持春天,频率参数比值和冲击响应谱的质量比进行了讨论。的影响结果表明,倾斜的角度支持spring和冲击响应谱的频率比尤其明显,增加系统的频率参数比可以明显降低最大加速度冲击响应的关键组件,和峰值冲击响应的关键组件可以通过增加质量比在低频率下降率。

1。介绍

的主要动力因素造成产品的损坏是在运输冲击和振动;研究是非常重要的保护产品的包装系统的冲击特性和相应的评估。牛顿的损伤边界概念(1)是当前包装设计的基础。在这个理论中,产品包装系统被认为是单自由度无阻尼线性系统。这些可能不是有效的,因为复杂的产品配置和缓冲材料的多样性。疲劳损伤边界的概念,提出了由伯吉斯(2)来描述产品的多个冲击对损伤的影响。位移损伤边界的概念应用到王et al。3]研究缓冲材料的变形。减少损伤边界概念已经提出的王(4]评价下降损伤非线性包装系统和扩大产品的两个自由度包装系统关键组件(5,6]。擦伤和瘀伤边界水果脆弱性的概念建立了Lu和王(7],它可以应用到其他类似的粘弹性的产品。冲击响应谱的理论(8从另一个工程)被引入包装设计。冲击响应谱可以预测包装产品的响应与一个已知的固有频率,并没有关注输入冲击脉冲,而是产品的反应。近年来,包装人员包装产品的冲击响应谱的兴趣越来越大,例如,(9- - - - - -12]。

倾斜支持弹簧系统的吸收效果优于线性系统组成的垂直悬挂(13),主要用于产品的运输,提供较低的吸收器保护精密仪器脆弱。吸收器系统的发动机采用角度70°-90°倾斜支持弹簧系统,它提供了有效的吸收器保护引擎。的基础上倾斜支持弹簧系统的非线性振动方程,非线性系统的固有振动特性和不同的角度的影响,讨论了振幅等由吴et al。13,14]。在[11),获得的倾斜支持弹簧的非线性动力方程的作用下矩形脉冲;的比例系统的最大冲击响应加速度脉冲的峰值加速度,无量纲脉冲持续时间,和系统的角度三维冲击响应谱的三个基本参数,脉冲峰值加速度的影响和阻尼系统的冲击响应。然而,倾斜支持弹簧系统的冲击响应特性与关键组件几乎没有讨论,直到今天。摘要无量纲非线性动力方程的倾斜支持弹簧系统关键部件的作用下得到half-sine脉搏。根据数值结果,evaluatethe冲击响应特性的关键组件,关键部件的三维冲击响应谱建立脉冲峰值加速度的影响,脉冲持续时间、角度、质量比、频率参数比对关键部件的动态特性进行了讨论。结果提供理论基础倾斜支持弹簧系统的设计。

2。无量纲冲击动力学方程

倾斜支持弹簧系统的关键组件的模型图所示1。包装的产品是由两个弹簧的刚度相同和长度,是主要的角度支持的位置,和表示关键部件的质量和主体,是耦合刚度的关键组件,和代表关键组件的位移和主体,分别。为了方便数值分析,静态平衡位置的坐标系统,作为原始分和向下的方向被视为积极的方向。然后,垂直自然振动近似动态方程可以表示为 在哪里,,与倾斜的角度支持春天,即几何非线性。

评估的作用下系统的动态特性half-sine脉冲,脉冲的方程表示为 在哪里和分别表示脉冲峰值和脉冲持续时间。系统制定的冲击动力学方程 与初始条件

为了简化这些方程,我们引入新的无量纲变量如下: 在哪里和分别是无量纲位移,和圆频率参数的系统,作为系统的参数,是无量纲脉冲时间,是无量纲脉冲持续时间,是频率参数的比例系统,是系统的质量比。被定义为系统参数,是无量纲脉冲峰值加速度。

无量纲冲击动力学方程可以被写成以下形式: 在哪里 方程(7)的无量纲方程half-sine脉搏。的无量纲形式可以表示为初始条件

3所示。无量纲的加速度响应的关键组件

根据(6),结合无量纲参数和关键部件的无量纲加速度可以表示为 无量纲冲击动力学方程(6采用四阶龙格-库塔法求解。当无量纲脉冲峰值加速度、频率参数的系统,系统的质量比和无量纲脉冲持续时间分别定义的角度对无量纲的影响反应加速时间历史关键部件给出图吗2。如图2,减少系统(角),关键组件的峰值加速度减小,周期延长。与线性系统(),关键部件的减振器效果是完美的half-sine脉冲的作用下。当,,,,无量纲脉冲峰值加速度(,,增加,无因次关键组件的响应加速度峰值明显增加,如图所示3。作为显示在图4,当,,,,增加的无量纲脉冲持续时间的关键组件,无因次响应加速度峰值相应增长和周期明显延长。

4所示。冲击响应谱的关键组件

评估休克的特点关键组件half-sine脉冲的作用下,最大冲击响应加速度的比值的关键组件脉冲峰值加速度与无量纲脉冲持续时间是两个二维冲击响应谱的基本参数的关键组件,被视为系统的响应指数,即动态放大系数。集成的无量纲参数的系统和(6),动态放大系数可以写成

无量纲冲击动力学方程(6采用四阶龙格-库塔法求解。与此同时,设置无量纲脉冲持续时间。当我们选择,,,频率参数比的影响关键部件的二维冲击响应谱图所示5。当,,角的影响二维冲击响应谱的关键组件显示在图6。根据数据的分析5和6,频率参数的影响比率反应的关键部件的作用下half-sine脉冲非常敏感,特别是在低频率参数比例。

综合反映频率参数比例和角度的影响冲击响应的关键部件,它具有极其重大的意义,提出三维冲击响应谱的概念;的比值的最大冲击响应加速度脉冲峰值加速度的关键部件无量纲脉冲持续时间系统的比例和频率参数或无量纲脉冲持续时间和系统的角度三个三维冲击响应谱的基本参数,分别。根据数值结果,频率参数的影响比例,角,无量纲脉冲持续时间,质量比、无量纲脉冲峰值加速度冲击特性的关键部件进行了讨论。

倾斜的角度支持弹簧系统大约是70°-90°在工程应用中,如汽车发动机(13]。因此,设置系统的角度无量纲脉冲持续时间系统的比例和频率参数;无量纲脉冲峰值加速度分别为0.05,0.1和0.2。

无量纲脉冲持续时间系统的比例和频率参数被认为是两个三维冲击响应谱的基本参数。基于数值结果的影响角度对关键部件的三维冲击响应谱图所示7质量比的条件和无量纲脉冲峰值加速度。进一步研究角度的影响冲击特性的关键组件,倾斜的角度支持弹簧系统和无量纲脉冲持续时间被认为是两个三维冲击响应谱的基本参数,当质量比和频率参数比,,,分别。脉冲峰值加速度和频率参数的影响比三维冲击响应谱的关键组件是显示在图8。条件是无量纲脉冲峰值加速度和频率比,质量比的影响关键部件的三维冲击响应谱是显示在图9。

5。讨论

5.1。影响因素分析加速度响应的关键组件

春天的角度倾斜支持,无量纲脉冲峰值加速度和脉冲持续时间的主要影响因素是加速度响应的关键组件。

由图分析2角的减少,关键部件的最大冲击响应加速度减少和相应的延伸。与线性系统相比,倾斜支持系统为关键部件完美的吸收效果。从数据3和4增加,当无量纲脉冲峰值加速度或无量纲脉冲持续时间的增加,最大加速度冲击响应的关键组件增加和相应的延伸。

5.2。冲击特性的影响因素分析为关键组件

5.2.1。频率参数比的影响

从数据5和7的条件下,给定的质量比和脉冲峰值加速度,在低频率参数比(在图7),减少角的倾斜支持弹簧可导致明显的变动的最大冲击响应加速度峰值的关键部件,提高冲击响应谱。加速度响应的关键组件是极其敏感的频率参数比,和敏感区域增加减少的角度倾斜支持弹簧。

5.2.2。倾斜的角度支持弹簧系统的影响

根据数值分析的数据6和8的条件下,给定质量比的系统,而线性系统(倾斜的角度支持弹簧系统),减少系统的角度倾斜支持spring可以影响关键部件的冲击响应加速度峰值相同的频率参数比,这是非凡的敏感区域的频率(如和)。解释说,由于几何非线性系统,减少系统的角度可以减少垂直刚度;此外,提高能源的关键部件从系统获得低频率比,这非常影响最大加速度冲击响应的关键部件。通过这些结论,很明显,在设计的过程中弹簧减震器和倾斜支持,应该强调不仅吸收效果,而且冲击特性的变化引起的倾斜的角度支持弹簧系统。

5.2.3。质量比的影响

从图9的作用下,我们可以看到,低频率比,增加质量比可以有效减少最大加速度冲击响应的关键组件。

5.2.4。脉冲峰值加速度的影响

关键部件的冲击响应的峰值加速度随无量纲脉冲峰值加速度增加,和更明显的敏感区域的频率和降低角倾斜弹簧系统的支持。

5.2.5。脉冲持续时间的影响

我们注意到如果脉冲持续时间很大,接近团结。另一方面,如果小脉冲持续时间,不同于团结。

6。结论

本文的研究表明,冲击响应的关键因素在很大程度上取决于定义频率参数比和倾斜的角度支持弹簧系统。在春天的倾斜支持系统设计过程中,频率参数的比例和倾斜的角度支持弹簧系统是重要的参数。根据分析,尤其显著的增加频率参数的比例系统尽可能的宽容的条件(建议频率比)。此外,有必要增加角尽可能完美的减震器的条件(适用于控制)。通过无量纲脉冲峰值加速度的分析很明显,脉冲峰值加速度受到周围环境的影响;上述方程的基础上,有必要减少对无量纲脉冲峰值加速度的影响通过增加刚度系数()的倾斜支持弹簧或长度尽可能的弹簧。但这种方法使增加系统的比例和频率减少。因此,它是必不可少的考虑过程中相关参数的选择设计倾斜支持弹簧系统,这样我们可以获得完美的耐冲击性的特点倾斜支持spring。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

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