《包装运输》第2章包装力学与流变学基本概念.pptx

1;第一节包装力学概念;1、冲量定理：

①定义：力F在t1到t2的时间间隔内的累计效应称为力F在此时间间隔内的冲量S.

②冲量定理：

③速度变化量：

（大小等于加速度曲线在△t下的阴影面积）

2、影响△V的因素：

①△t②波形③加速度峰值（am或Gm）;3、不同波形的△V的计算（图2-2）

①矩形波：

②半正弦波：

③正矢波：

④三角形波：;4、冲击波形：

①矩形波：

②半正弦波：

③正矢波：

④三角形波：;※定义：

恢复系数表明冲击后速度恢复的程度，也表明了物体变形的程度，一般e＝0.3～0.5（当两物体的材料确定时，它们相互冲击的e也是不变的）

※e的测定：将待测材料制成小球和质量很大的平板，然后将平板水平固定，小球从离平板高度为h1处自由落下，与水平固定板冲击后回弹，回弹最大高度h2。

于是

;恢复系数;5、冲击的过程（可以分为两个阶段）

①变形阶段：物体的动能max0，变形能0max，

以S1表示此阶段的冲量，有0-(-mv)＝S1；

②恢复阶段：物体的弹性逐渐恢复，动能0max，

以S2表示此阶段的冲量，有mu-0＝S2；

整个冲击过程中的冲量变化：

6、影响产品破损的因素：

①冲击加速度的大小（am或Gm）；②△V；

③脉冲持续时间；④波形。

;三、力的位移效应;螺旋弹簧：

(D为弹簧直径，d为钢丝直径，n为有效圈数，G为金属材料的剪切弹性模量)

③弹性力的功：

当初始变形大于末了变形时，功为正，反之为负；功的大小与运动路径无关，仅取决于运动的始末位置。;2、势能：（机械能守恒定律：当质点仅受有势力作用时，其动能和势能之和不变）

设重量为W的物体支撑于某弹性材料时，承载面积为A,材料的弹性系数为k.

（1）缓慢加载

（W缓慢释放，即在外力坚持下，重力由零至全部缓慢加到弹性材料上，要求形变速度不大于13㎜/s）

开始：重力势能＝弹性势能＝0

终了：重力势能＝－Wδs；弹性势能

外力作功：(该外力保证缓慢加载，必须随坐标而变化，构成有势力，其势能当为)其中δs为完全释放时弹性材料的变形。

机械能守恒：

近似认为静态力。

;（2）W突然释放（加载构成中除动力、弹力外无其他外力作用，设弹性材料的最大变形量为δm）初始和终了位置的速度皆为0，即动能为0，

初始时：重力势能、弹性势能为0，

终了时：重力势能为－Wδm,弹性势能

机械能守恒：

（说明：突然加载造成的变形为静变形的2倍）

（3）W由h高度跌落到弹性材料上

开始：动能势能＝0

终了：V=0,动能=0,势能

;机械能守恒：

（2－34）

当h=0时，

包装件跌落时，

此式可由（2－34）略去重力势能直接得到

最大弹性力：

最大加速度：

说明：包装件跌落时产生的最大加速度Gm是跌落时弹性材料产生的最大变形量与缓慢释放后弹性材料的变形之比。

（在实际系统中，总有能量损失，此处只是近似）;四、应力与应变

1、静应力与动应力

（1）静应力：当一个常力均匀作用于某一厚度的材料上，承载面积设为A，单位面积上承受的力，称为应力，静应力在作用期间不随时间变化。

（2）动应力：由于物体的运动状态改变而造成的应力，最大应力用表示，称为动应力。

例：重量为W的物体跌落到弹性材料上，速度快速变为0，某瞬时(发生最大变形时)有最大加速度Gm，则最大作用力为：

;G因子的又一物理意义：跌落时产生的最大加速度近似等于动载系数。

2、应变

①ε＝x/t（静力作用产生的变形量x，材料厚度t）

②应力与应变：在小的变形范围内，满足虎克定律：

σ/ε＝E弹性模量（常量）

③E与k之间的关系（弹簧棒、胡克定律）

④泊松比（γ）＝横向应变/纵向应变

材料受纵向拉伸时，在发生纵向伸缩的同时，在横向发生相反的变形，在弹性范围内，横向应变与纵向应变大小之比为一常数，它的大小因材料而异，称为该材料的泊松比。

对于各向同性材料γ＝0.25，金属材料γ＝0.25～0.35，所有材料γ＜0.5。

;3、应变能（e）

单位体积材料在变形过程中所吸收的能量。（e是材料的属性，与材料尺寸、形状无关）

F－x曲线σ－ε曲线（该曲线下的面积表征该材料的e）

当材料均匀受力变形，将全部外力所作的功吸收时：eV=W

V是材料体积，e为应变能,W为外力作的功。;第二节包装流变学概念;第二节包装流变学概念;线性

3.缓冲材料分类

非