第十四课 产品脆值测试方法.doc

第十四课产品脆值测试方法就像产品的重量可以用天平来测量,产品的强度也可以通过动态输入来测量。一个冲击试验机可以用来测量破损边界曲线。一个振动系统可以用来测得产品的固有频率。冲击:破损边界曲线产品的振动破损是由过度的内应力引起的惯性力造成的。因为惯性力和加速度成正比(F=ma),冲击脆值的特点是由可以承受的最大加速度值决定的,也就是说可以承受多少个重力加速度。当一个包装件撞击地板时,包装容器表面与地板接触的瞬间重力加速度可以达到几百个重力加速度。包装材料可以改变传递到产品的冲击脉冲,以便尽可能大的减小最大加速度(脉冲持续的时间要比这长许多倍)。包装设计者的目标是确定通过缓冲衬垫传给产品的加速度要比使产品破损的加速度更低。破损边界理论是一个决定工程意义的测试协议,通过输入冲击的大小决定是否会造成产品的破损。有两个冲击因素可能会造成破损:加速度的等级和速度的变化。速度的变化或者随时间推移的加速度可以被认为是能量冲击的区域。速度的变化越高所包含的能量也越高。但在产品破损发生之前可达到一个最小的速度变化。这个等级被称为临界速度改变量()。在临界速度改变量以下无论输入多大的加速度都不会产生破损。实质上是,在破损边界区域没有足够的能量去造成产品的损坏。然而,超过临界速度也并不一定意味着会破损。如果速度在产品能够允许的加速度范围内发生变化,那么速度的变化可以非常大,而不会造成损坏。但是,如果临界速度和临界加速度()都超过,那么破损必然发生。。这是一个由冲击脉冲的参数和区域边界定义的图,这个区域是由加速度和破损区域以外的速度改变量结合成的,在这个区域内没有破损。例如,如果输入的速度改变量在产品的临界速度以下,那么加速度的输入值可以为100个重力加速度,1000个重力加速度,10000个重力加速度或没有造成破损的无限大的加速度值。事实上,达到这么高的加速度意味着冲击时间要非常短。如果我们单从图形意义上考虑它,我们就有相当大的区域或速度改变量可以重新设定产生一个时间很短的冲击脉冲。如果我们想使脉冲非常高,也就是说非常大的加速度,那么因为区域的限制,脉冲也必须作用非常短的时间。事实上,由于作用时间太短产品在这个加速度等级上还没有做出响应而只有能量输入。因为输入的速度改变量没有超过产品的临界速度,所以没有破损产生。然而,当输入的速度变化量超过产品的临界速度时,防止破损的唯一的办法就是限制输入的加速度值要低于产品的临界加速度。这通常表现在包装中的缓冲作用上。它可以将包装容器外的较高的加速度转变为包装容器内部件经历的较小的加速度值。在这个图中低速度的区域部分(图的左侧)即使加速度值很大也不会破损。在这里由于速度改变量(跌落高度)太低,所以产品自身就可以隔振。图形中加速度边界以下的部分(曲线下方),即使有很大的速度改变量(跌落高度)破损也不会发生。这是因为形成的力()在该产品的强度极限以内。(垂直边界线)与脉冲波形相独立的情况。然而,破损边界曲线中对半正弦和锯齿脉冲的加速度的值(垂直直线的右侧)取决于速度的改变量。用这个破损边界需要对跌落高度和包装容器或缓冲恢复系数有一个较准确的预测。因为一般情况下不好预测,所以常常使用矩形脉冲。