二产品脆值试验方法

主要内容产品脆值概念；传统的脆值理论；破损边界理论；确定脆值的方法。目前一页\总数三十九页\编于七点目前二页\总数三十九页\编于七点目前三页\总数三十九页\编于七点目前四页\总数三十九页\编于七点1.1产品脆值定义含义：产品经受振动和冲击时用以表示其强度的定量指标。又称为产品的易损度。此值表示产品对外力的承受能力，一般用重力加速度的倍数G来表示；目前五页\总数三十九页\编于七点由牛顿第二定律可知，产品受冲击时产生的加速度正比于它所受到的冲击力。因此，可以用产品所能承受的最大加速度来代替产品所能承受的最大冲击力，以产品所承受的最大加速度与g的比值Gc来代替最大加速度。目前国内外都一致以产品破损前的临界加速度与g的比值Gc作为脆值的定义。1.1产品脆值目前六页\总数三十九页\编于七点G值一般可分为：极限G值：产品不发生物理损伤或功能失效的能力极限(Gc表示)；许用G值：根据产品的极限G值，考虑了产品的价值、强度、重要程度等因素，除以一个大于1的安全系统之后确定的产品允许使用的G值(用[G]表示)。[G]值反映的是产品抗冲击的能力，并以所能承受的重力加速度值来表述。1.2G值分类目前七页\总数三十九页\编于七点1.3许用脆值根据产品的脆值，考虑到产品的价值、强度偏差、重要程度等而规定的产品的许用最大加速度，以[G]表示。[G]=Gc/nn>1(安全系数)[G]<

Gc目前八页\总数三十九页\编于七点1.4最大加速度Gm取决于冲击速度、缓冲材料和产品重量等；Gc取决于产品；缓冲包装中要求：Gm<[G]=Gc/n总之：G=a/g，Gm=am/g

[G]=[am]/g=Gc/n，Gc=ac/g目前九页\总数三十九页\编于七点1.5影响脆值的主要因素产品特性是影响产品脆值的本质因素，其包含了以下几个方面：（1）材质，即组成产品的材料特性，主要指材料的机械性能；（2）结构特性，即各零部件(元器件)的结构特征，如结构形状(细长件、薄片等)及其在产品(或系统)中的安装定位方式，如悬吊安装、刚性安装等；（3）脆弱零部件的力学性能，如脆弱零部件的固有频率、强度等。其次是脉冲类型。冲击过程中速度变化量因脉冲类型(包括冲击波形、峰值加速度和持续作用时间)不同而变化。目前十页\总数三十九页\编于七点用G值反映产品本身抗冲击能力有其局限性，它未能全面的反映出产品抗冲击能力，因为产品耐冲击能力，不仅体现在峰值加速度，也体现在波形、持续时间、频率等多种因素有关。在某些应用范围，需从多方面考虑，作出全面、精确评价。采用产品冲击破损边界曲线来判别产品的耐冲击能力，一定程度上弥补了上述缺陷。1.6G值表征的局限性目前十一页\总数三十九页\编于七点2传统的脆值理论G因子：表征产品反抗破损能力的唯一因素。包装工程中，把这个产品不发生破损的最大加速度值称之为脆值Gc。由产品的材料结构特征所确定，同外部环境因素无关。传统脆值理论用产品的最大加速度响应来评价其破损情况，流通环境的冲击强度必须小于产品的脆值。问题：造成产品破损的原因除了冲击加速度的大小外，还与冲击脉冲的形状、脉冲持续时间、产品的固有频率等等因素有关。目前十二页\总数三十九页\编于七点2.1产品脆值和破损边界理论产生脆值反映了产品抗冲击的能力，是产品冲击强度的一种指标，兼有功能保持能力的描述，理论分析、经验估算和直接测量都难以准确确定产品脆值。为此Komhauser,Pen-dered提出了破损灵敏度的概念。1968年Neo-ton教授提出了破损边界理论，用产品所能经受的典型加速度脉冲冲击的幅值和速度变化量来间接描述产品的脆值，作出破损边界曲线。这一理论打开了脆值冲击试验的大门，奠定了现代缓冲包装设计的基础，在包装力学的发展上具有重大意义。目前十三页\总数三十九页\编于七点与此同时，Lansmint公司和MTS公司相继开发出适合确定产品破损边界的冲击试验机。1977年美国国家标准中采用了Neoton的破损边界理论。在测定产品破损边界曲线时，Schell建议用加速度脉冲的平均值代替幅值较为合理，采用后峰锯齿加速度脉冲冲击比Neoton的矩形加速度脉冲更接近实际情况，Goff和Pierce也曾建议采用半正弦加速度脉冲来测定产品破损边界曲线。

2.1产品脆值和破损边界理论产生目前十四页\总数三十九页\编于七点目前十五页\总数三十九页\编于七点3破损边界理论（1）冲击脉冲形状的影响；（2）破损边界曲线；（3）确定产品的临界共振频率。目前十六页\总数三十九页\编于七点外包装内装物（刚性）目前十七页\总数三十九页\编于七点3.1冲击脉冲形状目前十八页\总数三十九页\编于七点3.1冲击脉冲形状的影响=ftGmgt(ft-----形状参数)半正弦波脉冲，ft=0.63；三角形（锯齿形）脉冲，ft=0.5；矩形脉冲，ft=1；梯形脉冲，0.5<ft<1；目前十九页\总数三十九页\编于七点3.1冲击脉冲形状的影响目前二十页\总数三十九页\编于七点对于同一种冲击脉冲，不同的产品(即不同的固有频率)其冲击响应是不同的；而对于同一产品，作用于不同的冲击脉冲时，其响应也是不同的。而影响产品响应的，除了产品本身的固有频率以外、主要是冲击脉冲的波形、加速度峰值和脉冲持续时间。3.1冲击脉冲形状的影响目前二十一页\总数三十九页\编于七点3.2破损边界曲线目前二十二页\总数三十九页\编于七点破损边界曲线。冲击破损边界曲线是以加速度峰值为纵坐标，以速度增量I△VI为横坐标的一条平面曲线(如图1)。这条曲线是破损区和非破损区(安全区)的分界线。目前二十三页\总数三十九页\编于七点确定边界曲线步骤（1）确定临界速度增量；（2）确定临界加速度ac=Gcg；（3）用光滑曲线连接前两步得到的垂直线和水平线。目前二十四页\总数三十九页\编于七点（1）确定临界速度增量；确定边界曲线步骤（2）确定临界加速度ac=Gcg；选择合适的跌高，保持不变。不变，逐渐加大Gm。目前二十五页\总数三十九页\编于七点（3）用光滑曲线连接前两步得到的垂直线和水平线。确定边界曲线步骤目前二十六页\总数三十九页\编于七点目前二十七页\总数三十九页\编于七点3.3确定产品的临界共振频率目前二十八页\总数三十九页\编于七点洗衣机外观造型的设计原则是不断地取消“薄弱环节”,也就是减少外露的“脆弱零部件”,不断地向美观和实用发展。并从外观上更有利于产品的运输和流通,以及用户的使用。同时洗衣机产品的产品脆值也由最初的60,改善到现在的100。目前二十九页\总数三十九页\编于七点电冰箱用压缩机,流通过程中常因压缩机损坏而导致冰箱不能正常工作,开箱故障率高达10-15%。经进行冲击试验,所得该产品的破损边界曲线和共振频率,找到了该产品的损坏部位与损坏原因。目前三十页\总数三十九页\编于七点4.确定脆值的方法脆值试验法经验估算法目前三十一页\总数三十九页\编于七点4.1脆值试验法根据冲击破损边界理论，产品的脆值可以通过试验手段进行测定。碰撞机试验法和自由跌落试验法目前三十二页\总数三十九页\编于七点4.1.1碰撞机试验法对碰撞机的要求：（1）碰撞波形应尽量接近半正弦波；（2）碰撞脉冲持续时间应在20ms以下，并可调节；（3）加速度误差应在10%以内。目前三十三页\总数三十九页\编于七点具体测定步骤：（1）选择与被测产品重量相当的配重件，并将其固定于碰撞台上。如图接好线路，调试一起，使其处于正常状态；（2）调整碰撞机的加速度；（3）试件安装，取下配重件，将被试产品刚性固定好；（4）开动碰撞试验机，连续碰撞5-10次，读取峰值加速度值，并记录。4.1.1碰撞机试验法目前三十四页\总数三十九页\编于七点目前三十五页\总数三十九页\编于七点4.1.2自由跌落试验法跌落试验设备须满足下列条件：（1）跌落高度能任意且容易调整，最大跌落高度1500mm；（2）要求冲击面为坚硬平整的水平平面，其质量至少为被试样品质量的50倍；（3）试验样品能完全不受妨碍的自由跌落；（4）便于对试验样品操纵和起吊。目前三十六页\总数三十九页\编于七点目前三十七页\总数三十九页\编于七点具体测试步骤：（1）选择一组厚度可以逐步减少的衬垫，保证产品在第一次跌落时产品不致损坏，把被测产品置于包装衬垫中，并把加速度计固定在产品表面上；（2）将该包装件从规定的高度自由下落，分别对六个面进行跌落，记录每次跌落的冲击加速度。每一高度、每个面至少跌落两次。但对不允许倒置的产品，则按其正常摆放位置，