包装动力学

运输包装-包装动力学习题一、包装动力学基础知识 1.名词解释（1）运输包装；（2）包装动力学；（3）质点动力学；（4）流变学；（5）弹性；（6）塑性；（7）粘性；（8）蠕变；（9）松弛； 答：（1）、以运输存储为目的的包装，具有保障产品安全、方便储运、装卸、加速交接、点验等作用。

在商品的运输和储存过程中，应用某种适宜的材料和容器保护其价值与状态的技术措施。

（2）、分析研究流通过程中的机械振动与冲击在商品上产生的响应和采取相应包装措施的一门学科。

（3）、质点动力学所要解决的问题是质点所受的力与运动之间的关系。

对质点的全部运动规律都得出 了的话，由它就可以推出质点系以及刚体等的全部力学规律。

（4）、流变学是在虎克的弹性理论和牛顿的粘性理论的基础上发展起来的，是关于变形与流动的科 学根据流变学观点，缓冲材料称为粘塑弹性物质。

所谓的粘塑弹性物质是可以假定由弹性、粘性、 塑性三要素所构成的物质。

（5）、缓冲材料在力的作用下产生变形，当外力撤去时能恢复其原有状态的能力称为弹性。

（6）、物体在其弹性限内对外力有弹性表现，但一超过该界限就会发生流动，以致造成永久变形或破 坏，这种性质称为塑性。

（7）、物体受力作用时，其内部产生与速度有关的阻力，是材料本身阻碍变形的一种阻力，因此称为物体的内阻。

这种内阻与加载速度不可分割，因此也称为粘性内阻。

阻尼不具有弹性的复原性，当外力撤去时则停止在该瞬间的位置上，绝不会恢复。

（8）、材料在保持一定静压状态下，变形随时间而增加的现象称为蠕变。

（9）、材料的变形在保持不变的情况下，材料内部的应力随时间的增加而减小的现象称为松弛。

2.问答题（1）包装动力学的研究内容和研究对象是什么？ （2）包装动力学与运输包装设计的关系是什么？（3）外力对包装件（或者物体）的作用效果可用什么来表示？和哪些因素有关？ （4）外力与变形和应力与应变有何关系？（5）缓冲材料缓冲性能的好坏可用哪些性质来表征？答：（1）、包装动力学是振动理论的一个分支，它只是从力学角度阐明缓冲包装设计的一些基本原理。

包装动力学研究包装件对流通过程中的振动与冲击环境激励的响应，分析内装产品在振动与冲击激励 下破损的原因，并在经济的前提下提出防止内装产品破损的条件。

其任务是为缓冲包装设计提供理论 依据。

产品、缓冲防振包装、包装件。

（2）、缓冲防振包装设计：确定产品的流通环境条件；确定产品的脆值；根据脆值和缓冲材料特性，设计缓冲结构；设计并制作原型包装结构；试验评估缓冲防振包装结构。

包装动力学：包装件对流通环境的响应；分析包装件破损的原因；提出防止包装件破损的条件。

（3）、作用效果可用最大加速度、力的时间效应、力的位移效应来表示或加速度时间曲线。

和外力作用在产品上产生的最大加速度、力的作用时间间隔、力随时间变化曲线（波形）有关。

(4)、AF =σ，tx =ε，xF k =，εσ=E ，tEA k =（5）、弹性、塑性、粘性、蠕变、松弛。

二、振动与冲击理论基础知识1.名词解释（1）自由振动；（2）强迫振动；（3）随机振动；（4）单自由度系统；（5）多自由度系统；（6）主振型；（7）有限元法； 答：（1）、去掉外界激励后，系统只在初干扰的作用下，在平衡位置附近所做的往复直线运动。

（2）、 由于激励是简谐形式，故振动微分方程的特解也是简谐形式。

该特解对应的振动是由简谐激励力引起的，故称为强迫振动。

（3）、包装件在实际流通过程中的振动响应是没有规律的，在任何瞬时的响应值都是不可预知的，任何时间间隔的振动情况都是不可重复出现的，具有随机性，因此称这种具有随机性的运动为随机过程。

具有随机性的振动称为随机振动。

（4）、只需要用一个广义坐标就能确定系统的位置，这样的系统称为单自由度系统。

（5）、 包装件中的产品由若干个零部件组成，如果有一个或更多的零部件相对关键、灵敏和脆弱，则 包装件可以简化成两个以上自由度的力学模型。

（6）、主振型表明的是系统中的两个质量块在两个频率下产生振动的振幅比，是常数，与系统本身的 特性有关，与初始条件无关。

（7）、根据有限元法，整个结构可以被看作是由有限个力学小单元互相连结而组成的集合体，每个单元的力学特性与原有的实际小块在能量上等效，装配在一起就能提供整体结构的力学特性。

最后得到以结点位移为未知量的代数方程组，利用现成的计算方法，可推出单元内部各点的位移、应变或应力 近似值。

2.问答题（1）单自由度系统无阻尼自由振动是什么形式？其振动振幅、初相位、频率、周期是多少？ （2）单自由度系统弱阻尼自由振动是什么形式？其振动振幅、初相位、频率、周期是多少？（3）单自由度系统弱阻尼简谐激励力强迫振动是什么形式？其振动振幅、频率和初相位是多少？动力放大系数是多少？并总结强迫振动规律。

（4）单自由度系统弱阻尼简谐位移激励强迫振动是什么形式？其振动振幅、频率和初相位是多少？动力放大系数是多少？并总结强迫振动规律。

（5）单自由度系统由于非简谐激励引起的强迫振动是什么形式？采用什么方法分析振动响应？（6）单自由度系统由于瞬态激励引起的强迫振动是什么形式？采用什么方法分析振动响应？（7）两自由度系统无阻尼自由振动是什么形式？物块1和物块2的振动情况可用什么来描述？公式是什么？（8）多自由度系统的振动响应分析方法是什么？其基本原理和步骤是什么？（9）随机振动的特点是什么？其分析方法是什么？这些分析方法研究的内容是什么？ 答：(1)、是简谐振动。

()()ϕω-=t A t x n cos()2020n v x A ω+=，()n x v ωϕ00arctan =，Tmk f n n 1212===ππω。

（2）、是衰减振动。

()()αωζζω+-=-t Aet x n tn 21sin，其中：mkc m c m22==ωζ（阻尼比）。

()()2220021nn x xx A ωζζω-++= ，0201tan xx n ζωα-=，n d ωζω21-=，2112ζωπ-==T T d11)(1T T t t i i n i n in eAeAe A A d ζωζωζω===+--+（减幅系数），2112ln ζπζζωδ-===T d n （对数衰减率）（3）、是衰减振动与简谐振动的合成，衰减振动消失殆尽后，就只剩下简谐振动，称为稳态振动。

()()()()()ϕωαωζζω-++-=+=-t x t Aet x t x t x m n tn sin 1sin221→()()ϕω-=t x t x m sin2222224)(ωωζωωnnm hx +-=，222tan ωωωζωϕ-=nn ，稳态振动的频率和外界激励力的频率相同。

()22220411λζλβ+-==B x m （动力放大系数），其中：kF B m =0（静力偏移），nωωλ=（频率比），mkcm c m22==ωζ（阻尼比）。

当1212≈-=ζλ（ζ很小），系统振幅达到最大，产生共振现象，ζβ21m ax ≈。

增大系统的阻尼或者系统的固有频率远离外界激励力的频率，可降低共振振幅。

（4）、是衰减振动与简谐振动的合成，衰减振动消失殆尽后，就只剩下简谐振动，称为稳态振动。

()()()()()ϕωαωζζω-'++'-=+='-t x t Aet x t x t x m n t n sin 1sin221→()()ϕω-'=t x t x m sin()()2222222224222222444ωωζωωωωζωωωζωωnnn n mnnm y h x +-+=+-'=，()222222342tan ωωζωωωωζωψn n n n +-=，稳态振动的频率与外界位移激励的频率相同。

()22222222222241414141λζλλζωωζωωωωζβ+-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==nnnmm y x （动力放大系数），其中：nωωλ=（频率比），mkcm c m22==ωζ（阻尼比）。

当1≈λ时，系统振幅达到最大，产生共振现象，ζβ21max ≈。

增大系统的阻尼或者系统的固有频率远离外界激励力的频率，可降低共振振幅。

与外界力激励引起的强迫振动不同的是，当2>λ时，增大系统的阻尼反而会增大系统的振幅，但此时振幅小于位移激励的幅值，故强迫振动对系统不具有破坏作用。

（5）、是若干个简谐振动的叠加，()()()∑=+-+=nj jjj j kt j A t x 12222141sin λζλϕω，nj j ωωλ1=（非简谐力激励引起的）。

()()()∑=++-+=nj jj jjjt j A t x 11222222sin 4141ϕωλζλλζ（非简谐位移激励引起的）。

采用谐波分析法，具体是将非简谐形式的激励展开成傅里叶级数的形式。

()()()∑∑==++=++=nj jj nj j jt j A a t j b t j aa t f 1101110sin 2sin cos 2ϕωωω()dt t f Ta T⎰=02，()dt t j t f Ta Tj ⎰=1sin 2ω，()dt t j t f Tb Tj ⎰=1cos 2ω，22jjj b a A +=，jj j b a =ϕtan（6）、是在脉冲激励作用时间内的任意瞬时受到初速度的作用而产生的衰减振动的叠加。

()()()[]()ττωτζωτωd t t f m t x td nd⎰---=sin exp 1采用单位脉冲函数分析瞬时系统的振动响应，然后根据线性叠加原理，利用卷积写出杜哈梅尔积分式，便可求出最后的响应表达式。

（7）、是物块1和物块2分别在两个固有频率下产生的简谐振动的叠加，叠加后的振动不再是简谐振动，也不是周期振动。

只有两个固有频率都比较大，而且相差很小的情况下，叠加后的振动为振幅呈现出时大时小特点（此现象称为“拍”）的近似周期振动。

物块1和物块2的振动情况可用主振型来描述两个物块的振幅比。

12122121111211111k m k k m k k A A r nnωω-+=-==（第一主振型）12222122111221221k m k k m k k A A r nn ωω-+=-==（第二主振型）（8）、有限元分析法。

其基本原理为：整个系统被看作是由有限个力学小单元互相连结而组成的集合体，每个单元的力学特性与原有的实际小块在能量上等效，装配在一起就能提供整体结构的力学特性。

最后得到以结点位移为未知量的代数方程组，利用现成的计算方法，可推出单元内部各点的位移、应变或应力近似值。

其基本步骤为：①结构离散化；②选择位移模型；③分析单元的力学特性；④计算等效节点力；⑤建立整个结构的平衡方程；⑥求解未知节点位移和计算单元应力。