机电产品包装节材代木领域的关键技术研究(2)
时间:2013-09-10 14:25 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:马爱玉 点击次数:
机电产品的主要运输方式为陆运与水运。陆运的紧急刹车和道路崎岖与水运的风浪撞击和颠簸都会产生剧烈冲击与振动。冲击是一种破坏性很强的瞬态载荷,历时短、能量高度集中,会产生严重、甚至是破坏性的影响;振动引起的通常为随机载荷,对包装箱影响是累积损伤。它们对结构的破坏与损伤既与载荷强度频率有关,又与结构本身的刚度与动态性能密切相关。然而,关于代木材料包装箱在冲击与振动情况下的动态性能的适应性,目前全行业尚无系统的针对性研究。
目前,我国通用及大型重载机电产品包装箱的设计基本上仍停留在放大设计、类比设计、测绘设计等经验设计阶段,我国大型重载机械设备快速发展,与运输包装技术可靠性设计水平极不相称,急需根据广义振动有限元法和避免共振可靠性分析方法,提供基于载荷、强度、重心位置、运输条件(温度、湿度、路面状况)及相互作用完整信息的系统级的可靠建模路径,规范组合式、通用化可靠性设计方法,建立能反映包装“共因失效”的表决系统参数化模型,疲劳可靠性应力-寿命模型及可靠性寿命计算的当量模型,解决我国大型重载机电产品包装箱可靠性设计的关键技术。同时应开展对通用包装制品材料和包装制品力学性能分析、结构优化与工程化研究。重点研究不同代木材料的力学性能、包装制品结构与结构件、联接件、结构联接件等的力学性能,为包装制品的设计和结构优化提供科学的理论依据,在此基础上提出规范严格的不同承重结构材的尺寸界定、并制定相应标准,包括:
(1)包装材料力学性能研究(生物质材料物理力学性能指标、材料本构关系、材料等级)。
(2)大型包装箱安全等级(包装箱的重要性分级、可靠度设计)。
(3)包装箱载荷规范化、标准化(静力荷载、各种运载条件下动力作用、温度应力、施工荷载等)。
(4)包装箱结构分析方法(力学模型、结构计算的一般规定、静力与动力分析方法)。
(5)复杂运输条件下大型包装结构构造设计(节点设计、连接、节点承载力与变形验算方法),突破的关键是充分利用仿真技术,以包装箱结构与构件的动态性能研究为切入点,剖析其结构与材料的固有动态性能,解决动态载荷作用下的响应性差的问题。并由此为基础,通过调整结构布局、采用合理的结构型式,选取匹配的构件材料等并进行实物化试验研究与工程化。
(6)极端气候环境下包装箱耐候性研究(风吹、日晒、雨淋、温度变化等条件的耐候性研究与设计),针对重载包装箱,重点开发利用运输过程中的风能、太阳能等自然条件,实施箱内环境的温度、湿度等自动调节技术。
(7)大型重载机电产品包装箱动态可靠性设计软件开发。
3.3机电产品包装代木材料制造专用设备研究与开发
(1)基于高频、微波与靶向喷蒸热压技术的快速高效成型设备研究与工程化。
国内单板层积材的成型大多采用常规接触式热压法,板材芯层温升是由板面逐层传导。由于木材的导热系数小,传热慢,压制厚度为30cm的单板层积材需6-8小时。对较厚的层积材,因传导途经长,层芯温升慢,往往表层胶粘剂已固化过度,而芯层固化温度尚不足,不仅影响质量,而且效率低,又耗能,加之单板旋切厚度不均,生产工艺规范的非可控因素影响较大。同批次的产品质量差异,给推行组合化、标准化、通用化制造包装箱形成极大障碍。
微波与高频技术这两种加热方法皆为场能作用于介质分子,选择性强,加热迅速均匀,效率高,耗能低,将显著提高层积材的质量。因此,基于高频与微波技术的快速高效成型设备的研制与工程化乃当务之急。
同样,带有靶向喷蒸装置的大吨位热压系统的制造技术、板坯芯层温度与含水率控制技术,是重型机电产品包装用单板层积材快速热压成型技术的关键突破口,有待开发并工程化。
(2)基于计算机视觉、X射线与超声波的无损检测技术。
重点研究型材质量检测设备及仪器仪表,层积材流水生产线等生产状况的在线检测与监控,需要突破的关键技术是:承载梁材料的主要缺陷识别及剔除等无损检测技术与装备,以及层积材加工刀具与材料切削性能的研究。
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