【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及产品包装设计的，更具体地，涉及一种基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法。
技术介绍
1、产品从生产到开始使用要经过一系列的运输、保管、堆码和装卸过程，在任何过程中都会有外力作用在产品之上，使产品发生机械性损坏。为了防止产品遭受损坏，就要设法减小外力的影响，所谓缓冲包装就是指为减缓内装物受到冲击和振动，保护其免受损坏所采取的一定防护措施的包装。目前很多企业大都凭借经验选择缓冲包装的材料，并且存在过度保护的情况，即对产品保护性超过了产品本身的需求，导致产品包装后尺寸过大，增加了包装材料用量、占用空间和运输成本。
2、缓冲包装设计是一个系统性、多目标、多约束的设计问题。传统的基于最大加速度-静应力曲线的缓冲包装设计方法中，由于最大加速度-静应力曲线是一个非规则的曲线形式，只能将最大加速度-静应力曲线采取图形化的方式进行展示，难以用具体函数的形式表达。这使得缓冲包装设计的过程比较抽象，整个设计过程的逻辑性不够清晰，设计人员难以理解，导致设计效率低，容易出现设计错误。
技术实现思路
1、本专利技术为克服上述现有技术设计缓冲包装时不准确，效率低，设计思路不清晰的缺陷，提供一种基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，通过对设计信息的处理和融合，将缓冲包装设计过程可视化，直观形象的反映出设计结果，提高缓冲包装设计的准确性和效率。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种基于加速度-静应力曲线
4、s1：获取被包装产品的参数信息和缓冲材料在不同厚度下的最大加速度-静应力曲线图；
5、s2：将所述最大加速度-静应力曲线图进行抽象函数化处理，获得最大加速度-静应力函数；
6、s3：根据静应力计算公式和所述最大加速度-静应力函数，建立缓冲设计方程组，并设置动态缓冲约束和局部缓冲失稳约束；
7、s4：将被包装产品的参数信息代入缓冲设计方程组、动态缓冲约束和临界失稳约束中，获得动态设计临界值、全面缓冲临界值和局部缓冲失稳临界值，并映射到最大加速度-静应力曲线图上，获得动态设计临界线、全面缓冲临界线和局部缓冲失稳临界线，并确定恰当包装缓冲区；
8、s5：将位于恰当包装缓冲区内的最大加速度-静应力曲线与动态设计临界线、局部缓冲失稳临界线的所有交点对应的缓冲材料厚度和静应力参数作为备选设计参数；
9、s6：根据所述备选设计参数和被包装产品的参数信息，计算缓冲包装的缓冲面积和体积；
10、s7：根据所述缓冲包装的体积值，确定缓冲包装的最优设计方案。
11、优选地，所述被包装产品的参数信息包括产品重量、产品脆值和产品底面尺寸。
12、产品脆值表示产品承受冲击时不发生破损所能承受的最大加速度。由于产品需要经过装卸、仓储、运输等环节以后才能从生产厂家到达使用方，在流通过程中产品往往会经受多次的不同强度的冲击，产品所具备的承受一定冲击加速度而不发生破损的能力就代表产品的易损性。
13、优选地，获取缓冲材料在不同厚度下的最大加速度-静应力曲线图的具体方法为：
14、通过实际测试法，将缓冲材料放在重锤下；将重锤提升至等效跌落高度后释放，对缓冲材料施加冲击载荷，模拟被包装产品跌落时缓冲材料受到冲击，获得一组最大加速度和静应力；改变重锤的重量，获得一系列对应的最大加速度和静应力；建立坐标系，以最大加速度为纵轴，静应力为横轴，将一系列对应的最大加速度和静应力相连，得到一条最大加速度-静应力曲线；
15、改变缓冲材料的厚度，重复上述过程，获得缓冲材料在不同厚度下的最大加速度-静应力曲线，组成最大加速度-静应力曲线图。
16、跌落高度表征产品装卸条件的严酷程度，产品在装卸过程中，跌落的高度越大，产品发生破损的概率越高。
17、最大加速度-静应力曲线本质上表征的是以静应力为自变量，以最大加速度为因变量，以缓冲材料的厚度和跌落高度为参变量的材料缓冲性能规律。最大加速度-静应力曲线是一个非规则的曲线形式，难以用具体函数的形式表达，但关系是确定的，利用抽象函数表达确定关系。
18、优选地，所述最大加速度-静应力函数具体为：
19、gm＝f(σst，t，h)
20、式中，gm表示最大加速度，σst表示缓冲材料受到的静应力，t表示缓冲材料的厚度，h表示等效跌落高度，f(*)表示抽象函数。
21、优选地，所述步骤s3的具体方法为：
22、静应力计算公式为：
23、
24、式中，σst表示缓冲材料受到的静应力，m表示产品重量，g表示重力加速度，a表示缓冲面积；
25、根据静应力公式推导出：
26、
27、缓冲包装的第一设计目标是最大加速度不大于产品脆值，则最大加速度最大等于产品脆值，即gm＝[g]；将最大加速度-静应力函数转化为：
28、[g]＝f(σst，t，h)
29、建立缓冲设计方程组：
30、
31、根据缓冲包装的第一设计目标设置动态缓冲约束：
32、gm≤[g]
33、缓冲包装的第二设计目标是包装体积减量化且缓冲包装稳定；
34、采用局部缓冲包装时，所述局部缓冲包装的缓冲面积小于全面缓冲包装的缓冲面积，所述局部缓冲包装包括双侧衬垫缓冲包装和四角衬垫缓冲包装；对于局部缓冲包装，单个缓冲衬垫的面积与按照缓冲设计方程组计算的缓冲面积关系分别为：
35、当局部缓冲包装为双侧衬垫缓冲包装时，满足
36、当局部缓冲包装为四角衬垫缓冲包装时，满足
37、根据第二设计目标设置局部缓冲失稳约束：
38、amin≥(1.33t)2
39、式中，amin表示局部缓冲包装的单衬垫最小缓冲面积。
40、优选地，所述步骤s4中，获得动态设计临界线、全面缓冲临界线和局部缓冲失稳临界线的具体方法为：
41、将产品脆值代入动态缓冲约束gm≤[g]中，则产品脆值[g]作为动态设计临界值；在最大加速度-静应力曲线图中，过最大加速度gm＝[g]作与横轴平行的直线，即为动态设计临界线；
42、根据产品底面尺寸计算产品底面面积，将产品底面面积作为全面缓冲包装时缓冲材料的缓冲面积；将全面缓冲包装时缓冲材料的缓冲面积代入静应力计算公式，获得全面缓冲包装时的最大静应力，作为全面缓冲临界值；在最大加速度-静应力曲线图中，过最大静应力作与纵轴平行的直线，即为全面缓冲临界线；
43、根据局部缓冲失稳约束和静应力计算公式，计算局部缓冲失稳临界线表达式：
44、当局部缓冲包装为双侧衬垫缓冲包装时，局部缓冲失稳临界线表达式为：
45、
46、式中，σstc表示侧衬垫受到的静应力；
47、当局本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述被包装产品的参数信息包括产品重量、产品脆值和产品底面尺寸。
3.根据权利要求2所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，获取缓冲材料在不同厚度下的最大加速度-静应力曲线图的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述最大加速度-静应力函数具体为：
5.根据权利要求4所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：
6.根据权利要求5所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述步骤S4中，获得动态设计临界线、全面缓冲临界线和局部缓冲失稳临界线的具体方法为：
7.根据权利要求6所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述步骤S4中，确定恰当包装缓冲区的具体方法为：
8.根据权利要求7所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述步骤S6的具体方法为：
9.根据权利要求8所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述步骤S7的具体方法为：
10.一种基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述被包装产品的参数信息包括产品重量、产品脆值和产品底面尺寸。
3.根据权利要求2所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，获取缓冲材料在不同厚度下的最大加速度-静应力曲线图的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述最大加速度-静应力函数具体为：
5.根据权利要求4所述的基于加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法，其特征在于，所述步骤s3的具体方法为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：周綮，唐少炎，唐丛，蒋海云，唐文评，滑广军，
申请(专利权)人：株洲市红三角包装印刷有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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